HU182689B - Lighting unit - Google Patents

Description

A találmány tárgya világító egység, amelyet funkció szempontjából egy izzólámpás fényforráshoz hasonlóra terveztünk, közelebbről meghatározva pedig olyan világítóegység, amelyben az alapvető fényforrást egy ívkisüléses lámpa képezi, amelyet egy kisegítő izzószálas fényforrás egészít ki, és tartalmaz egy kompakt „nagyfrekvenciás” tápegységet, amely a szokásos llOV-os 60Hz-es hálózatból való áramellátást lehetővé teszi.

A találmány több korábbi olyan irányú próbálkozásból született, amelynek célja az izzólámpának a jó energiahasznosítású és viszonylag alacsony költségű kiváltása volt. Az izzólámpa a hozzávezetett villamos energia legnagyobb részét hővé alakítja és egy 10%-nál mindig kisebb töredéket alakít át látható fénnyé. Az energiaköltségek növekedésével fokozott szükség van olyan világítóegységre, amelynek fényátalakítási hatásfoka lényegesen kedvezőbb. Az ismert világítóegységek, úgymint a fénycsövek már kétszeres vagy háromszoros fényhasznosítási hatásfokkal rendelkeztek a szokásos izzólámpához képest. Ezeknek a készülékeknek a szélesebb körű elterjedését az a tulajdonságuk akadályozta, hogy az áramellátásukhoz kezdetben nagy költségű ballasztra volt szükség, továbbá gátló tényezőt jelentett hosszúkás kiképzésük is. Egy másik lehetséges alternatívát a nagynyomású ívkisüléses lámpa alkalmazása képezte, amelynek hatásfoka mintegy hatszoros az izzólámpához képest. A nagynyomású fémgőz lámpákat nagyteljesítményű és költséges tápegységeket igénylő egységekben már használják, felhasználási körük az utcai világításra és az ipari világításra korlátozódik, a lakásvilágításra használatuk nem terjedt el. Az utóbbi időkben kifejlesztették már a kisebb méretű, kisebb teljesítményű fémhalogén lámpákat, amelyek hatásfoka megközelíti a nagyobb mére-ű lámpákét. Az ilyen lámpák elvileg nagyon energiatakarékos helyettesítői lehetnek az izzólámpáknak, amennyiben kényelmes és olcsó intézkedéseket sikerül tenni az átállási vagy átmeneti megvilágításra és a kétfajta fényforrás különböző villamos követelményei szerint való táplálásra.

A jelen világító egység tápegysége a korábbi nagyfrekvenciás tápegységek egy tökéletesítését képezi, amelynél a leglényegesebb elemeket egy telítetlen üzemmódba normál módon vezérelt ferrit transzformátor és egy tranzisztoros kapcsoló képezi. Az ilyen tápegységeket statikus invertereknek is nevezik, mivel egyenáramú mennyiségeket alakítanak át váltakozóáramú jelekké statikus azaz mozdulatlan alkatrészek segítségével. Az ezen osztályba sorolható inverterekkel, és a telítést elkerülő ferrit transzformátorokkal számos szabadalom foglalkozik, ezekre példát képviselnek a 3 914 680, a 4 002 390 és a 4 004 251 számú USA szabadalmak.

A találmány feladata olyan világítóegység létrehozása, amely képes a fenti igény jobb kielégítésére.

A kitűzött feladatot a találmány szerint egy újtípusú világítóegységgel oldjuk meg, amely jó hatásfokú ívkisüléses lámpát használ fő fényfonásként és ezt egy átmeneti izzószálas fényforrás egészíti ki, és annak izzószála az ívkisüléses lámpa ohmos ballasztjaként van kihasználva. A világítóegység tartalmaz ezenkívül egy egyenáramú tápegységet és egy olyan működtető hálózatot, amely a 120V-os

Hz-es hálózati energiát a fő és az átmeneti lámpa működéséhez szükséges módon alakítja át. A fő ívkisüléses lámpa és az átmeneti izzószál egyetlen üvegballonban helyezkedik el, és az egyenáramú tápegység és a működtetőhálózat egy olyan kis tokban van elhelyezve, amelyhez az üvegballon hozzá van illesztve, és amelynek Edison-típusú foglalata van, amelynek révén a világítóegység egy szokásos lámpafoglalatba helyezhető. Röviden megfogalmazva, az új világítóegység funkció szempontjából hasonlít az izzólámpához, de a fényt sokkal jobb fényhatásfokkal állítja elő.

A világítóegység egyenáramú tápegysége egyenirányítót, jellegzetesen hidegegyenirányítót tartalmaz, amely a váltakozóáramot egyenárammá alakítja át, tartalmaz ezenkívül a jel lüktetését csökkentő kondenzátort is.

A világítóegységet működtető hálózatban olyan ohmos elem van, amely a rákapcsolt feszültség növekedésekor lényegesen növeli ellenállását (és ezt az átmeneti lámpa izzószála képezi), tartalmaz még transzformátort, tranzisztoros kapcsolót, és olyan szerveket, amelyek a fő ívkisüléses lámpa villamos állapotára reagálnak és a kapcsolót az egyik (kikapcsolt) állapotban tartják a fő ívkisüléses lámpa felmelegedési és normál üzeme során, és egy második állapotban (közbenső üzemállapotban) tartják a fő ívkisüléses lámpa egyéb állapotai alatt.

A működtető hálózat elemei az egyenáramú tápegységgel összeköttetésben állnak, hogy egyenáramot tápláljanak az ohmos elemnek és a fő ívkisüléses lámpának azok soros áramkörénél, hogy geqesszék és ballaszttal ellássák a fő ívkisüléses lámpát, amikor a kapcsoló kikapcsolt állapotban van. Amikor a kapcsolót szakaszosan működtetjük, akkor pulzáló alakú áram kapcsolódik az ohmos elemre, hogy ezzel átmeneti fényt állítson elő, és váltakozó alakban a transzformátor bemenetére, hogy ez indítsa a fő ívkisüiéses lámpát.

A működtető hálózatban mind a feszültség, mind pedig az áram állapotait érzékelők érzékelik, amelyek tükrözik a fő ívkisüléses lámpa állapotát, fenntartják a szakaszos kapcsolási folyamatot az előgyújtás során, a gyújtás során és a fő ívkisüléses lámpa ívképződési átmenete során. Amikor a termionos emisszió (bemelegedés) történik, akkor a szakaszos kapcsolási művelet befejeződik, és megindul az átmeneti lámpán és a fő ívkisüléses lámpán keresztül az egyenáram áramlása.

A működtető hálózat az indítási folyamattól kezdve a fő ívkisüléses lámpa bemelegedésnek kezdeti szakaszáig egy lényegében állandó átmeneti megvilágítást biztosít és gondoskodik a fő ívkisüléses lámpának a különböző táplálási szükségleteiről az előgyújtástól kezdve a működés végeztéig. Az egység kompakt kivitelét a hallhatósági határ fölé eső frekvenciák használata teszi lehetővé, mert ez jó hatásfokú és kisméretű ferrit transzformátorok alkalmazását megengedi, és ebben közrejátszanak még a későbbiekben ismertetett jó hatásfokú szilárdtest áramkörök is.

A működtető hálózat áramkörében az ohmos elem és a kapcsoló egymással sorosan kapcsolódik és az egyenáramú tápfeszültségre van kapcsolva. Az egyenáramú tápláláshoz csatlakozó kapcsolóval egy 3

-2182689 első kondenzátor, és a transzformátor fő primer tekercse és a kapcsoló van sorosan kapcsolva. Az első ohmos elem ezenkívül söntöli az egymással sorosan kapcsolt első kondenzátort és fő primer tekercset. A kapcsoló szakaszos működése biztosítja az átmeneti megvilágításhoz szükséges pulzáló áramot és a fő ívkisüléses lámpához tartozó transzformátor váltakozóáramú bemeneti áramát. Az első kondenzátor megakadályozza, hogy egyenáram folyjék a transzformátor primer tekercsében és csökkenti a szükségtelen disszipációt.

A transzformátoron második kimeneti tekercselés van kiképezve, amelynek egyik vége az első tekercshez csatlakozik, és másik vége egy második kondenzátoron keresztül a gázkisüléses lámpa anódjával van összekötve. Egy megfelelően bekötött dióda lehetővé teszi, hogy az egyenáramú tápfeszültségből egyenáram folyjék keresztül a fűtőellenálláson és a fő ívkisüléses lámpán amikor a kapcsoló kikapcsolt állapotban van. Amikor a kapcsoló szakaszosan működik, akkor a kimeneti áramkör egyenirányítja a lámpához vezetett transzformált váltakozóáramú kimeneti feszültséget.

A fő ívkisüléses lámpát figyelő egység tartalmaz egy fő lámpa áramérzékelőt, egy feszültség érzékelőt és egy olyan triggerelt oszcillátort, amely a kapcsoló vezérlése céljából az érzékelt mennyiségek különbségére reagál. Az érzékelő elemeket egy olyan lámpaáram érzékelő ellenállás képezi, amely a lámpa katódja és az egyenáramú tápfeszültség vonatkoztatási (-) kapcsa közé van kapcsolva, és egy feszültségosztó, amely a tekercsek összekötési pontja és az egyenáramú vonatkoztatási kapocs közé van kötve. Az ezen összeköttetésen megjelenő feszültség azt a terhelést tükrözi, amely a kapcsoló szakaszos működése során a fő lámpa hatására a bemeneti áramkörben jelentkezik, és azt a lámpafeszültséget, amely a kapcsoló kikapcsolt állapotában megjelenik. Az érzékelt feszültségeket ekkor egy rétegtranzisztor bázis és emitter elektródjaira kapcsoljuk, és ez a tranzisztor relaxációs oszcillátorkapcsolásban van elrendezve és a bemenetnél lévő átmenetéhez egy párhuzamos kondenzátor csatlakozik. Az oszcillátor periódusideje az érzékelt feszültségkülönbség függvénye, és ez befolyásolja a kondenzátor feltöltési sebességét. A relaxációs oszcillátor egy trigger impulzust állít elő, amelynek csúcsát egy transzformátoros visszacsatolás meredekebbé teszi, és ez az impulzus bekapcsolja a szintén rétegtranzisztorból kialakított szilárd test kapcsolót.

A tranzisztoros kapcsolót a trigger oszcillátorból származó trigger impulzus kapcsolja be, majd önmagát kikapcsolja miután egy előírt időközben vezető állapotban volt. Az önlezáró tulajdonságot két visszacsatoló tekercs segítségével biztosítjuk, amelyek a kapcsolótranzisztorhoz csatlakoznak és olyan visszacsatolást eredményeznek, amely a vezetéssel ellentétes irányba hat, és ezáltal segíti a vezetés leállítását amikor a transzformátor vasmagjában már egy előírt fluxusszint bekövetkezett, és ez a fluxusszint a fő transzformátor tekercsben folyó kapcsolóval vezérelt áram hatására jön létre.

A trigger oszcillátor a tranzisztoros kapcsolót a fő ívkisüléses lámpa állapotának függvényében vezérli. Amikor a világító egységet először kapcsoljuk 4 be, akkor a második lámpa árama nulla, az érzékelt feszültség maximális és a trigger oszcillátor bekapcsolódik és ezzel kiváltja a kapcsoló szakaszos működését. A kapcsoló ezen szakaszos működése addig tart, ameddig a lámpa árama eléri azt a magasabb kezdeti értéket, amely a korai felmelegedésnek felel meg, és a tekercsek összeköttetésénél mérhető feszültség hirtelen lezuhan arra az alacsony értékre, amely a korai felmelegedési szakaszhoz tartozik.

A kapcsoló a felmelegedési időponttól kezdve a végső üzemi állapot eléréséig kikapcsolt állapotban marad, ameddig a lámpa árama nem esik egy önkényesen megválasztott érték alá, amely lényegesen kisebb a normál üzemi áramnál, és a feszültség nem emelkedik egy önkényesen megválasztott és a normál üzemi feszültségnél magasabb érték fölé. A normális értékektől való ilyen nagy mértékű eltávolodás akkor következhet be, amikor a lámpa a vonal állapotában bekövetkező alacsonyfeszültségű tranziensre reagál és ekkor a trigger újra indítottá válik, hogy megakadályozza a lámpa kialvását.

Az előzőekben említett egységeken kívül, amelyek az üzemet biztosították amikor a működtető hálózatnak a megszakitásos állapotban kellett lennie és amikor az egyenáramú állapotban kellett lennie, a működtető hálózatban olyan egységek is vannak, amelyek különbséget tudnak tenni a fő ívkisüléses lámpa előgyújtási periódusa és az izzási üzemről az ívkisüléses üzemre való átmenete között, hogy további adaptív válaszokat tegyenek lehetővé az átmenet izzószál és az ívkisüléses lámpa egymástól eltérő szükségleteinek kielégítésére. A működtető hálózat válasza magában foglalja a kapcsolási frekvenciának az előgyújtási 50 kHz-es értékről az izzószálról az ívkisüléses tartományba való átmenet során a 35 kHz-es értékre való megváltoztatását. A magasabb frekvencia a tranzisztoros kapcsoló részére nagyobb átlagos időt biztosít, és ez az átmeneti izzószál gerjesztését 'egy kívánt kedvező értéken tartja. Az izzószálasról az ívkisüléses üzemre való átmenet során a frekvenciát 35 kHz-re csökkentjük és ez megnöveli a kapcsolónak a kikapcsolási idejét, amelynek során a teljesítmény a fő ívkisüléses lámpára kapcsolódik. A frekvencia csökkenése lényegesen megnöveli a fő lámpa rendelkezésére álló teljesítményt, ugyanakkor csak minimális és rövid időtartamú csöldcentést idéz elő az átmeneti izzószál fényteljesítményében. Ez a megnövelt rendelkezésre álló teljesítmény találkozik a fémgőz lámpák ilyen irányú szükségleteivel.

A leírásban használt .kisüléses lámpák” vagy „ívkisüléses lámpák” kifejezéseket váltakozva olyan lámpák jellemzésére használjuk, amelyekben a kisülés egy ionizált gázon és/vagy gőzölt fémen, és/vagy gőzölhető fémsón keresztül következett be. Bár a találmány bizonyos tulajdonságai a fémhalogén lámpák felhasználásával kapcsolatosak, a találmány alapelvei az ívkisüléses lámpák szélesebb csoportjára is érvényesek.

A találmányt a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az

1. ábra egy szabványos lámpafoglalatba csatlakoztatható újtípusú világítóegységet szemléltet, amely-3182689 nek alapvető fényforrását egy ívkisüléses lámpa képezi, és tartalmaz átmeneti fényfonást és egy kompakt tápegységet; a

2. ábra a világítóegység villamos kapcsolási rajza; a

3. ábra a tápegység egy részét képező ferrit transzformátor szerkezeti kialakítását szemlélteti.

Most az 1. ábrára hivatkozunk, amelyen a szokásos alacsonyfrekvenciás (50-60 Hz-es) váltakozóáramú hálózatról működtetett új típusú világító egységet tüntettünk fel. A világítóegység egy fényt előállító lámpaszerkezetet és a lámpaszerkezet számára villamos teljesítményt szolgáltató tápegységet tartalmaz, és a világítóegység meghatározott elemei kettős fényelőállítási tulajdonságokkal rendelkeznek és ballaszt funkciót is ellátnak. A lámpaszerkezetnek 9 üvegburája és ebben elhelyezett jó hatásfokú 11 ívkisüléses lámpája, és izzószálas ohmos 12 és 13 elemei vannak. Az ohmos 12 és 13 elemek annak a tápegységnek a villamos részét képezik, amelyet az ívkisüléses lámpa ballasztjaként szoktak használni, a 12 elem pedig annak a lámpaszerkezetnek képezi a funkcionális részét, amely a kiegészítő fényforrást képezi. A tápegységnek merev 10 háza van, amely a 9 üvegburához van erősítve, és egy becsavarozható menetes 14 csatlakozóban végződik. A 14 csatlakozó villamos csatlakozást és mechanikus felerősítést is biztosít a világítóegység részére egy hagyományos kiképzésű váltakozóáramú lámpafoglalat használatakor. A tápegység biztosítja az ívkisüléses lámpa megfelelő áramellátását a bekapcsolási és az üzem feltételek mellett beleértve azt is, hogy közömbössé teszi bizonyos vonaltranziens jelenségekkel szemben, ezenkívül pedig egyenletes megvilágítást biztosít a bekapcsolás során egy kiegészítő fényforrás felhasználása révén.

A világítóegység hatékony és alkalmasan vezérelhető fényforrást képez, amely tervezését tekintve gazdaságos és alkalmas lakásvilágítási célokra is. A működés gazdaságossága abból adódik, hogy alapvető fényforrásként ívkisűléses lámpát használ. A lumen egységekben kifejezett kimeneti fényteljesítmény ívkisüléses lámpák esetében egységnyi villamos teljesítményre vonatkoztatva jellegzetesen 4—6-szor nagyobb mint ugyanez a mennyiség az izzólámpák esetében. Ha, mint a jelen egységben villamos szempontból nem hatékony ohmos ballasztott alkalmazunk, a hatásfok még mindig összehasonlítható az otthoni fénycsöves világítótestekével. Minimális számú alacsony költségű tömeggyártott alkatrész választása esetén az egység önköltsége összehasonlítható a hagyományos fénycsöves világítótestekével. A normál izzólámpával való összehasonlítás esetén az új világítóegység élettartama alatt megtakarított energia bőven kompenzálja a magasabb önköltséget.

Az 1. ábrán látható módon az új világítóegység méreteit és külalakját tekintve a hagyományos izzólámpák előnyeivel rendelkezik. A tápegység a 14 csatiakozó és a lámpaszerkezet között lévő teret foglalja el. Egy izzólámpában ez a tér a lámpa nyakrészét tartalmazza és ebben rendszerint az izzószálat támasztó szerelvények helyezkednek el. A lámpaszerkezet 9 üvegburája közelítően hengeres alakú. A világítóegységnek közelítően ugyanolyan magassága és maximális átmérője van mint az izzólámpáknak. Az egység fénysugárzása egy adott szögön túl valamivel kisebb mértékű az izzólámpákénál, mert a teljes gömbtartomány megvilágítását a tápegység által lefogott szögtartomány gátolja.

A világítóegységet a hagyományos izzólámpáknál megszokott kényelmességgel lehet bekapcsolni, újraindítani vagy kikapcsolni és a világítóegység érzéketlen bizonyos vonaltranziensekkel szemben is, amelyek rendszerint befolyásolják az ívkisüléses lámpákat. Az ívkisüléses lárnpáknál rendszerint az indításnál tapasztalt fényteljesítmény késedelem kevésbé zavaró a jelen egységnél, mert a 9 üvegbura belsejében a kiegészítő izzószálas 12 elem is elhelyezkedik. A lámpa működésének minden fázisa során a lámpaszerelvény által geqesztett fény ugyanazon helyről származónak fog tűnni és közelítően azonos intenzitást és színeloszlást is tartalmaz.

Ez a tulajdonság különös jelentőséggel bír azon félperces periódusokban, amelyre az ívkisüléses lámpáknak szükségük van ahhoz, hogy teljes fényerejüket elérjék egy hidegindítás után vagy a hoszszabb időt igénylő meleg újraindítás után. A tápegység ezenkívül tartalmaz egy védőáramkört a vonaltranziensekkel szemben. Ha a hálózati vonalfeszültség időlegesen lecsökken, mint például ugyanazon vezetékhez csatlakoztatott villamos motor indítása esetén bekövetkezhet, a tápegység olyan energiát fog továbbítani a gázkisüléses lámpához, amely még elegendő az ionizáció fenntartására a tranziens megszűnéséig. Ha a tranziens olyan hosszú ideig tart, hogy a termoionizációs hőmérsékletek alá való hűlést okozza, akkor meleg újraindítás válik szükségessé.

A lámpaszerkezet elemeinek az elrendezését az 1. ábrán figyelhetjük meg. A 11 ívkisüléses lámpa, a 60W-os izzószálas 12 elem és a 40W-os izzószálas ohmos 13 elem mind az egyetlen közös 9 üvegbura belsejében helyezkedik el. A 11 ívkisüléses lámpa, valamint a 12 és 13 elemek a lámpaszerkezet aljára erősített tartókra vannak szerelve. A 9 üvegburát megtöltő gáz a szokásos izzólámpákhoz alkalmas semleges gázból áll. A 11 ívkisüléses lámpát pozitív elektródjával vagy anódjával lefelé (a foglalathoz közeli) helyzetben tüntettük fel, és negatív elektródja vagy katódja felül van (az aljtól távoli helyzetben). A két elektród egymás után egy kisméretű kvarcból készült tartályka végeibe van forrasztva, és ennek külső kontúrja hengeres, ha eltekintünk annak egy nagyobb keresztmetszetű középső tartományától, és átmérője kisebb 12,7 mm-nél. Az ívkisüléses lámpának a belseje, amelyet külön nem tüntettünk fel, egy gömb alakú vagy elliptikus középső kamrát tartalmaz, amely ionizálható keverékkel van megtöltve, és a keverék argonból, egy ionizációt indító gázból, melegen elgőzölgő higanyból, és gőzölhető fémsóból úgymint nátrium és szkandium jodidokból áll. Működés közben ív képződik az elektródok között és ez hozza létre a kamrában a megvilágítást. Az itt leírt típusú kisméretű, kisteljesítményű lámpákat a szakirodalomban fémhalogén vagy fémgőz lámpaként ismerik.

A fény előállításának feladata megoszlik a 11 ívkisüléses lámpa, és az izzószálas ellenállásos 12 elem között, míg ez utóbbi 12 elem és az izzószálas 5

-4182689 elem ohmos ballasztot képez a 11 ívkisüléses lámpa részére. A normál „végleges” működés során az izzőszálas ellenállásos 12 elem (és a 13 elem ha elhomályosított) vezeti azt az áramot, amely a kisüléses lámpán keresztül folyik, de a fény előállítása döntően a 11 ívkisüléses lámpában történik. A fő lámpa indítási vagy újraindítási és bemelegedési üzemmódja alatt az izzószálas ellenállások (a 12 elem elsősorban) kiegészítő megvilágítást keltenek. Elhomályosított üzemmódban az áramszintek és ezért a kisüléses lámpa fényereje csökkentett az áram útjába helyezett ohmos 13 elem hatására.

A világítóegység további jellemzőjét a véletlenszerű ultraibolya kisugárzással szemben történő védelem képezi. A kisülés rendszerint lényeges mennyiségű ultraibolya kisugárzást hoz létre. Mivel az ívkisüléses lámpa elektródhőmérsékleteinek megfelelően magasaknak kell lenniük, a lezárást kvarcból kell kiképezni. A kvarc magasabb üzemi hőmérsékletet tesz lehetővé, de az ultraibolya sugárzást is átengedi. Az ultraibolya kibocsátást ezért a 9 üvegbura alkalmazása akadályozza meg, amely az ultraibolya sugarakat elnyeli. Abban az esetben, amikor a 9 üvegbura eltörik, akkor a kisüléses lámpa további működését és az ultraibolya sugárzás fennmaradását úgy akadályozzuk meg, hogy a kisüléses lámpával sorosan kapcsolódik a két izzószál ohmos 12 és 13 eleme. A lámpa működése során az izzószálak megfelelően magas hőmérsékleten működnek, és a védőatmoszférának a megszűnése, például az üvegbura eltűrése esetén, az izzószálak tönkremenetét is eredményezi, amely a lámpa további működését megakadályozza. Ilyen módon a felhasználót még az üvegbura eltörése esetében is megvédtük az ultraibolya sugárzástól a fő lámpa gyakorlatilag azonnali kioltásával.

Az ívkisüléses lámpának a hagyományos felhasználás mellett több elkülönült állapota van, és minden aktív állapot különböző táplálást igényel. Praktikus szempontból az ívkisüléses lámpának három lényegében aktív állapota van, amelyeket I-ΠΙ fázisoknak nevezünk, továbbá egy inaktív állapota.

Az I fázisban a „begyújtás” következik be. A begyújtás időtartama általában nem tart tovább egy vagy két másodpercnél és gyakran ennél sokkal rövidebb. Ezt az az idő képezi, amelyre a megfelelően nagy feszültségnek szüksége van ahhoz, hogy az ívkisüléses lámpában lévő gáz villamos letörését előidézze, és ezzel a maximális lámpafeszültség csökkenését kezdeményezze. Ez utóbbi állapotot gyakran a „parázskisülés” létesítésének is szokták nevezni. A pontos meghatározás céljából a begyújtást meg kell különböztetnünk az előgyújtástól. Az előgyújtás egy olyan időtartam, amely megelőzi a begyújtást, és hossza előre meghatározható egy adott kisüléses lámpa és tápegység esetében, és ez alatt a periódus alatt a begyújtás valószínűden, rendszerint azért, mert a lámpában a fizikai feltételek még nem optimálisak. Az előgyújtást a továbbiakban még részletesebben is foguk tárgyalni.

A begyűjtési periódus egy késleltetési periódust tartalmaz, amely a begyújtási periódus legnagyobb részét teszi ki, és ez alapvetően megkülönböztethető az előgyújtási periódustól, és a fennmaradó időtartamot a sokkal rövidebb idejű mikroszekundumos vagy milliszekundumos időtartamú felfutási idő képezi, amely a kezdeti kisüléssel van társítva. A begyújtás késleltetése feltételezi, hogy a lámpa szokásos környezeti feltételek mellett van, és ez egy olyan periódus, amelynek statisztikailag megbatározott átlagértéke van, és ez a méretezés szerint nem hosszabb egy vagy két másodpercnél. A begyújtás késleltetés részben az ionok véletlenszerű, egymástól elszigetelt természetes képződésének tudható be, amely pillanatszerűer. csökkenti a kisülés potenciálját, részben pedig a begyújtási feszültség természetének is tulajdonítható. Ha a gyújtási potenciálokat fenntartjuk, akkor hosszabb begyújtási késleltetést várhatunk, mint pulzált begyújtás esetében, és alacsonyabb feszültség használható. Amikor a gyújtási feszültséget pulzáltatjuk, a rákapcsolt feszültség és a véletlenszerű spontán ionizáció megegyezése határozza meg a gyújtás pillanatát. Az ilyen egyezés várható időkésleltetése növekszik, ha a gyújtóimpulzusok időtartamát rövidítjük.

Amint a fentiekben is jeleztük, a begyújtás késleltetésnek indításnál gyakorlatilag biztonsággal egy vagy két másodpercnél rövidebb ideig kell tartania. A gyújtási feszültségek növelésével vagy a gyújtóimpulzusok időtartamának a növelésével a begyújtás késleltetését rövidíthetjük. Abban az esetben, ha minimális feszültséget és a gyújtóimpulzusok minimális időtartamát kívánjuk, akkor az ívkisüiéses lámpának egy második fényforrásból való besugárzása néhány száz voltos feszültségesést idézhet elő a kívánt feszültségben és elősegítheti a mikroszekundum tartamú gyújtóimpulzusoknak egy hosszabb ideig fenntartott egyenfeszültséggel való helyettesítését.

A kisülés felfutási ideje a begyújtás rövid ideig tartó részét képezi. Az ívkisüiéses lámpa az 1000-2000 voltos gyújtási feszültség mellett letörik, és a lámpafeszültségnek a hirtelen csökkenését okozza jellegzetesen 15 voltra és ezután a lámpa másodszor újragyújthat, általában alacsonyabb feszültség mellett, mivel a bennlévő gázok ionizációs szintje növekszik, és ekkor kezdődhet a „parázs-ív átmenet”. Az I fázisban az általunk tervezett lámpák 1000-2000 voltos impulzusszerű gyújtófeszültséget igényelnek mikroszekundumos impulzus tartam mellett. A gyújtási periódushoz szükséges teljesítmény kicsi.

A II fázis, azaz a parázs-ív átmenet 0,1 másodperctől mintegy két másodpercig tarthat és ezt a fázist egy nagyobb mértékben fenntartott ionizációs szint és egy alacsonyabb maximális feszültség jellemzi. A II fázis kezdeténél a kisülés jellegzetesen instabil, és egy maximális és minimális érték között ingadozás következik be, és a kisülés feszültsége folyamatosan csökken egy alsó maximum felé, amelynek ismétlődő minimum értéke 15V-hoz közel van. Amint a gáz vezetőképességének az átlagos értéke növekszik, a lámpa maximális feszültsége lecsökken, a felvett teljesítmény megnövekszik, és a lámpa belsejében a hőmérséklet szintén növekszik. Amint a maximális ívfeszültség a csökkenés során a 200—400 V-os tartományon keresztülhalad, a

-5182689 fémgőz lámpa energiaszükséglete is megnövekszik (jellegzetesen 2—4 W-ra).

A III fázis az ívképződéssel kezdődik, és ez akkor következik be, amikor a katód egy része elérte a termoionikus emissziós hőmérsékletet. A II fázisról a III fázisra való határozott átmenetnél a kisülés feszültsége elveszti instabil jellegét, és egy körülbelül 15 V-os kezdeti értéken marad. A III fázisban egy állandó, de alacsony értékű lámpaimpedancia mérhető, és a fokozott túlmelegedés elkerülése céljából áramkorlátozó ballasztra van szükség. A III fázis kezdeténél a lámpa disszipációját 10 és 15 W közé állítjuk be, és ekkor jelentős fénymennyiség előállítása veszi kezdetét.

A felmelegedési periódus, amely a III fázis kezdeti részét képezi, rendszerint 30-45 másodpercig tart. A felmelegedési periódus során a lámpa eléri a teljes üzemi hőmérsékletét és a benne lévő gázok felveszik a magas értékű végső üzemi nyomást. A lámpa feszültsége egy jellegzetesen 87 V-os értékre növekszik, és a lámpa vezetőképessége csökken. Amikor a végső üzemi állapot bekövetkezik, a lámpa maximális teljesítményt vesz fel (jellegzetesen 32 W-ot) és ekkor keletkezik a maximális fénymennyiség is.

Az előgyújtási periódus egy olyan váltakozó periódus, amelynek szokásos környezeti feltételek mellett a névleges minimuma zérus, maximális értéke pedig 45 másodperc és 4 perc között változik, ha az ívképződésben hiba következett be és meleg újraindításra van szükség. Ha a normál működés közben a lámpát kikapcsoljuk, akkor egy ideig még magas hőmérsékleten és magas gáznyomáson fog maradni. Abból a célból, hogy a forró lámpában az ívet újraindítsuk, az ehhez szükséges feszültségnek legalább egy nagyságrenddel magasabbnak kell lennie a hidegindításhoz tartozó értéknél (például 10—30 kV-ra van szükség). A lámpa hőmérsékleti időállandója olyan, hogj' a meleg üzemi feltételektől kezdődően a hűlési idő amely után az ívet már egy szokásos (1—2 kV-os) feszültség is újraindíthatja, 45 másodperc és 4 másodperc között változhat.

A felhasználó részére a kiegészítő megvilágítás különös jelentőséggel bír a felmelegedés és a meleg 10 újraindításhoz szükséges előgyújtási periódus során. Egy normál hidegindítás feltételezésével az előgyújtás és a gyújtás egy vagy két másodpercig tart, és mivel ekkor az ívkisüléses lámpa csak elhanyagolható mennyiségű fényt állít elő, átmeneti megvilá15 gításra van szükség. A parázs-ív átmeneti periódus két másodperc körül van, és ugyanebből az okból itt is szükség van kiegészítő megvilágításra. A 30—45 másodpercig tartó felmelegedés során a kisüléses lámpa fényteljesítménye egy nagyon alacsony 20 értékről a normál értékre növekszik, és nagyon lényeges a kiegészítő megvilágítás, amely előnyösen fordított irányban van modulálva. A végső üzemi állapotban kiegészítő megvilágításra nincs szükség. Ha meleg újraindítást kívánunk létesíteni, akkor az 25 ív helyreállításához szükséges idő még 4 percet is kitehet, ezért lényeges itt is a kiegészítő megvilágítás. Amíg a kiegészítő vagy átmeneti megvilágítás különösen nagy jelentőségű a felmelegedés és a meleg újraindítás során, a megvilágítás egyenletes30 ségét az indítási vagy újraindítási folyamat alatt célszerű biztosítani, és az átmeneti megvilágítást az előgyújtástól a felmelegedés kezdeti szakaszáig közel állandó fényteljesítmény előállításával összhangban célszerű megválasztani.

Az említett három fázis jellemzőit az alábbi táblázatban foglaljuk össze:

Világítóegység állapota	Előgyújtás	Gyújtás	Beindulás	Felmelegedés	Üzemi állapot
tartam	0 s min. 45 s 4 perc max.	1 ps min. 2 s max.	0,1- 2 s	30-45 s
teljesítmény	60 W	60 W	65 W	75-50 W	50 W
kisüléses lámpa ÓD	1600 VP-P 50 kHz-en 0 disszipáció 0 fényáram	1600 VP-P 50 kHz-nél kis disszipáció elhanyagolható fényáram	200-400 V P-P 35 kHz ~ 4 W disszipáció kis fényáram	20—87 V egyen 12-32 W alacsonyvégső fényáram	87 V egyen 32 W 2200 Lumen
izzószál ellenállás (12)	50 kHz pulzáló ~ 56 W ~ 800 Lumen	50 kHz pulzáló ~ 56 W ~ 800 Lumen	35 kHz pulzáló ~ 56 W ~ 800 Lumen	egyenáramú 120 Hz-es lüktetéssel ~ 63-18 W ~ 800 Lumen minimálisig	egyenáramú 120 Hz-es lüktetéssel 18 W minimális fényáram
		I. fázis	II. fázis		III. fázis

-6182689

Az ívkisüléses lámpa és az átmeneti fényt előállító izzószál megfelelő működtető teljesítményét a

2. ábrán vázolt tápegység hozza létre. Amikor a kisüléses lámpa a végső üzemi állapotban van, a tápegység ohmos ballaszt mellett közelítően 145 V-os egyenfeszültségű energiát szolgáltat. A ballaszt alkalmazása a lámpa feszültségét 87 V-ra csökkenti, és a működtető teljesítményt 32W-ra állítja be. Ezen a perióduson az izzószálas 12 elemen megfelelően nagy áram folyik keresztül ahhoz, hogy azt magas hőmérsékleten tartsa, de ez az áram még nem elegendő jelentős mennyiségű fény előállításához.

Az előgyújtás és a gyújtás során a tápegység egy sorozat nagyfrekvenciás unipoláris impulzust hoz létre, amelynek nagyfrekvenciás váltakozóáramú összetevője van. A kezdetben 50 kHz-es ismétlődési frekvenciájú egyirányú impulzusok lényegében teljes teljesítményt biztosítanak az izzószál ellenállása részére. Ezzel egyidejűleg a váltakozó áramú összetevőt transzformálás és egyenirányítás után gyújtás céljából az ívkisüléses lámpához vezetjük. Ezen impulzusok csúcstól-csúcsig számított feszültsége jellegzetesen 1600 V, és teljesítményszintjük alacsony.

A parázs-ív átmenet során a teljes teljesítményű átmeneti megvilágításhoz tartozó nagyfrekvenciás impulzusok kibocsátása folytatódik, míg a nagyfrekvenciás teljesítményt, amely az ívkisüléses lámpa rendelkezésére áll, amint az a 200—400V-OS tartományon keresztülhalad, 9 W-ra növeljük. A rendelkezésre álló teljesítmény ezen megnövelését azzal éljük el, hogy a lámpa állapotától függően az ismétlődési impulzusfrekvenciát 35 kHz-re csökkentjük. A rendelkezésre álló teljesítmény növekedése a fémgőz kisüléses lámpa részére megbízható átmenetet biztosít a felmelegedett üzemeléshez.

Amikor a lámpa már felmelegedett, a tápegység nagyfrekvenciás működése befejeződik, és a tápegység most egyenáramú kimenetet hoz létre, amelyen 120 Hz-es hullámosság lehet. Ezt az egyenáramú kimeneti teljesítményt mind a kisüléses lámpára, mind pedig az ohmos izzószálra rákapcsoljuk. Az ohmos izzószál szerepe a felmelegedés kezdeténél összetett, amelynek eredményeként teljes fényteljesítményt állít elő, ugyanakkor ballasztot képez az ívkisüléses lámpa részére. A ballaszt hatására az ívkisüléses lámpa kezdeti disszipációja 12 W-os értéken marad amikor az ívfeszültség mintegy 15 V-ra csökken. Amint a felmelegedés folytatódik, az izzószálas ellenállás által előállított fény elhanyagolható értékre csökken, miközben az ívkisüléses lámpa által termelt fénymennyiség növekszik. Az izzószál fényességét a meleg újraindítás, a gyújtás, a parázs-ív átmenet és a kezdeti felmelegedés során célszerűen közelítően azonos értékre állítjuk be. Ennek az a szubjektív előnye van, hogy megakadályozza indításkor vagy újraindításkor a vüágítóegység fényességének a hirtelen megváltozásait.

A világítóegység, amelynek villamos kapcsolási rajzát a 2. ábrán tüntettük fel, fő alkatrészként all ívkisüléses lámpát, és azt az egyenáramú tápegységet tartalmazza, amely a 120 V 60 Hz-es hálózati feszültségből egyenfeszültséget állít elő, és a tápegység által előállított egyenfeszültségből olyan villamos 8 energiát előállító működtető hálózatot, amely a lámpaszerkezet működéséhez szükséges jellemzőiekéi rendelkezik, végül pedig tartalmazza azt a két ohmos izzószálat, amely a működtető hálózatban ballaszt funkciót tölt be, és egyikük alkalmas az átmeneti fényteljesítmény előállítására. A világítóegységnek öt aktív állapota van, amelyek a kisüléses lámpa állapotaival jellemezhetők, és ezen állapotok jellemezhetők még az átmeneti fényfonás és a működtető hálózat állapotával is. A fenti állapotokat, amelyek a korábbi magyarázatunkat összegzik, áttekinthető módon már táblázatban feltüntettük.

A táphálózat egyenáramú tápáramköre hagyományos kiképzésű. A 120 V-os 60 Hz-es váltakozóáramú hálózat energiáját a 14 csatlakozón keresztül teljes hullámú 15 egyenirányító híd váltakozóáramú bemeneti kapcsaihoz vezeljük. A híd pozitív kimeneti kapcsa képezi az egyenáramú tápegység pozitív kimenetét, és a híd negatív kimeneti kapcsa lesz az egyenáramú tápegység közös vagy referencia kimenete. A váltakozóáramú hullámosság csökkentése céljából az egyenáramú tápegység kimeneteivel 16 szűrőkondenzátor kapcsolódik párhuzamosan. Az egyenáramú tápegység kimeneti feszültsége a 11 ívkisüléses lámpa normál működése alatt 145 V-os és áram erőssége közelítően 0,33 A, amely mintegy 50 W-os kimeneti teljesítményt képvisel, amiből 32W-ot a lámpa vesz fel. A világítóegység által a tápegységből kivett egyenáramú teljesítmény meleg újraindításkor közelítően 60 W, és a maximális teljesítményszükséglet, amelyre az ívkisüléses lámpa felmelegedése során van szükség, közelítően 75 W.

Az egyenáramú tápegységből táplált működtető hálózat, amely a lámpaszerkezet részére a szükséges energiát szolgáltatja, az alábbi elemekből áll: az izzószál ohmos 12 és 13 elemeiből, 17 diódából, a 11 ívkisüléses lámpából, lámpa-áram érzékelő ellenállásból, azaz a 33 ellenállásból, amely elemek ebben a sorrendben egymással sorosan vannak kapcsolva és az egyenáramú tápegység pozitív és közös kapcsaira vannak kötve. Az ohmos izzószálból képzett 13 elemet 18 kapcsoló söntöli, és ez nyitott állapotban a kisüléses lámpát elhalványítja, zárt állapotban pedig elhalványítás nélküli üzemet biztosít. A 17 dióda úgy van bekötve, hogy könnyen lehetővé teszi az áramnak az egyenáramú tápegységtől a kisüléses lámpához való folyását, és anódja az ellenállásként vázolt 13 elem egyik kivezetésével, katódja pedig a 11 ívkisüléses lámpa egyik kivezetésével van összekötve. A kisüléses lámpa, a kívánt polarizáció mellett úgy van bekötve, hogy anódja csatlakozik a 17 diódához és katódja az áramérzékelő 33 ellenállás egyik kivezetéséhez.

A működtető hálózatban találhatunk egy triggerelt monostabil szüárdtest kapcsolót, amelyet 19 teljesítménytranzisztót feltranszformálást végző 20 transzformátor és 28 diódából és 29 ellenállásból álló passzív elemek képeznek. A 19 teljesítménytranzisztornak bázis, emitter és kollektor elektródjai vannak. A felfelé transzformálást végző 20 transzformátornak nagyfrekvenciás működéshez (20 kHz felettihez) ferrit maga van, tartalmaz ezenkívül fő 21 primertekercset, fő 22 szekundertekercset, primervezérlő 23 tekercset és szekundervezérlő 24 tekercset, és ezek mindegyike a magon van kiképezve. A

-715 vezérlőtekercsek, amint azt a későbbiekben ismertetjük, a tranzisztor vezetési állapotát vezérlik, és a vezérlés iránya a ferritmag mágneses állapotának függvénye, és monostabil hatást fejt ki, amelynél a teljes mag telítése nem következik be. A fő 21 prhnertekercs ponttal nem jelölt kivezetése 25 kondenzátoron keresztül a tápegység pozitív kapcsához csatlakozik, ponttal jelölt kivezetése pedig az izzószál ellenállásait képező 12 és 13 elemek összekötést 26 pontjához van kapcsolva. A 20 transzformátor fő 22 szekundertekercsének a ponttal nem jelölt kivezetése a 26 ponthoz csatlakozik, ponttal jelölt kivezetése pedig 27 kondenzátoron keresztül a 11 ívkistíléses lámpa anódjához csatlakozik. A 19 teljesítménytranzisztor bázisa szintfogó 28 dióda katódjához csatlakozik, és a 28 dióda anódja 29 ellenálláson keresztül a közös egyenáramú kapocshoz csatlakozik. A szekundervezéilő 24 tekercs jelöletlen kivezetése a 19 teljesítménytranzisztor bázisával van összekötve, jelölt kivezetése a 19 teljesítmény tranzisztor emitteréhez kapcsolódik. A 19 teljesítménytranzisztor bázisa képezi azt a pontot, amelyhez egy trigger impulzust kell vezetni az egyes vezetési ciklusok kezdeményezése céljából. A 2. ábrán a 20 transzformátor egyes tekercsei mellett T-vel jelöltük a tekercsek menetszámát.

A működtető hálózathoz 30 tranzisztor is tartozik, amely a hozzárendelt alkatrészekkel együtt olyan triggerelő oszcillátort képez, amely ismételten újravezérli a szilárdtest kivitelű 19 teljesítménytranzisztoros kapcsolót. A trigger oszcillátort az ívkisüléses lámpa villamos állapotának tulajdonítható elektromos feltételekre adott válaszul be- és kikapcsoljuk és frekvenciáját is ezzel összhangban változtatjuk. A 30 tranzisztor emittere a 19 teljesítménytranzisztor emitteréhez csatlakozik, bázisa 31 kondenzátoron keresztül a 19 teljesítmény tranzisztor bázisával van összekötve, kollektora pedig 32 ellenálláson keresztül az előzőekben említett összekötés! 26 ponthoz csatlakozik. Az áramkör tartalmaz egy feszültségérzékelő feszültségosztót is, amely a 17 dióda anódja és a 30 tranzisztor bázisa közé kapcsolt 34 ellenállásból és a 30 tranzisztor bázisa és a közös tápfeszültség kivezetés közé kapcsolt 35 ellenállásból áll. A felmelegedés és a végső működés során azaz a világítóegység mindkét egyenáramú állapotában a 17 dióda nyitóirányú előfeszítést kap és a feszültségosztó kimeneti feszültsége, amely a 30 tranzisztor bázisán mérhető, közvetlenül a lámpafeszültséget fejezi ki. A világítóegység nagyfrekvenciás állapotai alatt a 17 dióda záróirányú előfeszltést kap amikor a lámpához teljesítményt vezetünk, és ilyen módon a feszültségosztón mérhető feszültség az ívkisüléses lámpának a transzformátor áramkörre gyakorolt terhelő hatását tükrözi, és közvetetten ez is a lámpafeszültséget fejezi ki. Azzal, hogy a 30 tranzisztor emitterét a 33 ellenállás felső végéhez kapcsoltuk a 11 ívkisüléses lámpával sorostul, a trigger oszcillátort a lámpaáramra reagálóvá tettük, mégpedig a lámpaáram által a 33 ellenálláson létesített feszültség formájában. A trigger oszcillátor úgy van bekötve, hogy az érzékelt feszültségek közötti különbségre a korábban említett módon reagáljon. Az áramkör tartalmaz egy helyzetérzékelő 36 kapcsolót, amely a 35 ellenállást söntöli, hogy ezzel megakadályozza a lámpa működését amennyiben az nincs függőleges helyzetben.

A működtető hálózat, amint azt már korábban jeleztük, biztosítja a világítóegység komplex energiaszükségletét. A működtetőhálózat a fő ivkisüléses lámpa érzékelt állapotára reagál és a táblázatban összefoglalt állapotokat tételezi fel. A táblázat nem teljes, amennyiben kifejezettén nem említi meg a lámpa elhalványított üzemmódját, valamint a „tranziens megfogó” üzemmódját. Először a működtető hálózat a végleges üzemi áÚapotba kerül.

A világítóegység végleges üzemi állapotában a működtető hálózat az ívkisüléses lámpát egyenárammal gerjeszti, ohmos ballaszt létesítése mellett, a felhasználó kívánsága szerint lehetővé teszi az ívkisüléses lámpa elhalványítását, továbbá figyeli az ívkisüléses lámpa áramát és feszültségét, hogy felismerje az ívképződés esetleges meghibásodásainak a jeleit. Az egyenáramú tápfeszültségen 15—20%-os 120 Hz-es hullámosság van. A végleges működés során (ha a lámpát nem halványítottuk el), az ív feszültsége 87 V, és az ívkisüléses lámpában a disszipált teljesítmény 32 W, 18 W pedig elsősorban az izzószál ohmos 12 elemén disszipálódik. A kimeneti fényteljesítmény 2200 lumen, és ez közelítően az az érték, amelyet egy 150 W-os háromutas izzólámpa állít elő. Az elhalványítatlan üzemmódban a 145 V-os egyenáramú feszültségfonás által az ívkisüléses lámpához küldött áram keresztülfolyik azon a soros útvonalon, amely tartalmazza az izzószál ohmos 12 elemét, a zárt elhalványító 18 kapcsolón, a 17 diódán, magán a 11 ívkisüléses lámpán és az áramérzékelő 33 ellenálláson.

A lámpa munkapontját a végleges üzemi állapotban 87 V körüli feszültség mellett közelítően 1/3 A áramerősségre állítjuk be, és ehhez tartozik a már említett 32 W-os teljesítményfelvétel. Ezeket a beállításokat elsősorban a ballasztot képező ohmos 12 elem határozza meg, de hatást gyakorol rájuk az ívkisüléses lámpa jellemzői és az egyenáramú tápegység kimeneti feszültségének a paraméterei. A 17 diódának és az alacsony értékű, például 2 ohmos 33 ellenállásnak, mint soros elemeknek csak elhanyagolható hatása van az áram erősségére, és együttesen egy Watt-nak csak a töredékét disszipálják.

A lámpának a végső üzemi állapotában hosszú távon 20 ohmnál kisebb negatív ellenállása van, és hajlamos arra, hogy túlságosan nagy disszipációt érjen el, amennyiben az áramerősséget kellő mértékben nem korlátozzuk. A túlzott lámpadisszipációt azzal akadályozzuk meg, hogy olyan ballasztellenállást választunk, amelynek megfelelően nagy értékű pozitív hőmérsékletfüggő ellenállása van. Az izzószálból képzett ballaszt 12 elemnek hideg állapotban 10 ohmos ellenállásértéke van, amely közelítően 200 ohmossá válik a normál lámpaműködtető áramok által létesített hőmérsékleteken. A 200 ohmos ballasztellenállás egy stabil munkapontot létesít, amely megakadályozza a lámpa túlzott disszipációját, amennyiben a tápfeszültség normál tartományon belül van.

Azok a vonalfeszültség változások, amelyek befolyásolják az egyenáramú tápfeszültség nagyságát, elsődleges veszélyt jelentenek az ívlámpa véletlen9

-817 szerű kialvása tekintetében. A túlságosan magas hálózati feszültség, ha hosszú időn keresztül jelentkezik, túlmelegedést okozhat, és ez rendszerint nem veszélyes, de a hálózati feszültség csökkenése, különösen a rövid ideig tartó feszültségcsökkenések az ívet kiolthatják. Üzemi körülmények mellett az egyenáramú tápegység olyan kimeneti egyenfeszültséget szolgáltat, amelynek 15-20%-os hullámossága van. Ez durván 50%-os hullámosságot idéz elő a lámpa áramában, és egy fordított irányú 8-10%-os változást a váltakozóáramú lámpafeszültségben. Dyen körülmények mellett a teljesítmény disszipáció pillanatértéke ingadozhat, de ha átlagértéke megfelelő, akkor a pillanatnyi változásainak kis következményei vannak. Ha a váltakozóáramú hálózati feszültség 20%-kal lecsökken, és a lámpa váltakozófeszültsége 10%-kal megnövekszik, előadódhat olyan pillanat, amelynél a lámpa ívképződéséhez a tápfeszültségből rendelkezésre álló feszültségnél nagyobb feszültségre van szükség, és ekkor a lámpa kialszik. Ha a vonalfeszültség váltakozóáramú jelalakja 120 Hz-es váltakozófeszültségű hullámossággal rendelkezik, akkor a tápfeszültség minimumai nagyon hirtelenek, és a maximumok viszonylag laposak. A lámpa által igényelt feszültséget reprezentáló ennek megfelelő diagram hegyes fölfelé irányuló csúcsokat tartalmaz, ahol a csúcsok előtt és mögött fokozatos lejtők vannak. A csúcsok a tápfeszültség minimumaihoz képest a 120 Hz-es periódusidő egy kis töredékének megfelelően késleltetettek. A csökkenő váltakozóáramú tápfeszültség diagramja és a növekvő váltakozóáramú lámpaigény egy közös értéken is keresztülmehet, de ez különböző időpontokban következhet be, amely feltétel a lámpa kioltását igyekszik maga után vonni. Ha a tápfeszültség további 20%-kal lecsökken a hálózaton megjelenő valamilyen tranziens terhelés következtében néhány hálózati perióduson keresztül, akkor a görbék egymást még akkor is metszhetik, ha a minimumok és maximumok kölcsönösen egymáshoz képest eltoltan helyezkednek el. Ha egy ilyen metszés bekövetkezik, akkor az ív pillanatnyilag kialszik, és ha a deionizáció bekövetkezése előtt ismételt ívképződés nem következik be, akkor a kisüléses lámpa kialszik. Ezt a lehetőséget csökkenti a tranziens visszatartó áramkör, amely a lámpát újra begyújtja mielőtt a deionizáció bekövetkeznék. A tranziens megfogó áramkörnek, amelyet az alábbiakban fogunk ismertetni képesnek kell lennie arra, hogy egyaránt reagáljon a lámpa áramának csökkenésére, jellegzetesen 50 mA-re való csökkenésére, valamint a lámpa feszültségének lOV-nál nagyobb mértékben történő megnövekedésére, mert mindkét feltétel akkor következik be, amikor a lámpa a kialváshoz közeli állapotban van.

Az áramkörnek a kieséssel szemben tanúsított érzékenységét csökkenthetjük a 16 szűrőkondenzátor méretének a növelésében. A választott 50pF-os kapacitásértéket részben gazdasági megfontolások, részben pedig a kis össztérfogat követelménye diktálta. Azoknál az eseteknél, ahol ezek a megfontolások nagy jelentőséggel nem bírnak, a kapacitás bizonyos mértékű növelése előnyös lehet Tízszeres mértéket meghaladó kapacitásnövelést általában nem 10 javasolhatunk, mert ennek az áramkör bemeneti oldalára gyakorolt hatásai előtérbe kerülnek.

A ballasztot képező 12 elemet elegendően magas hőmérsékleten tartjuk ahhoz, hogy parázsizzásban maradjon, és ez az üvegbura törése esetén az izzószál tönkremenetelét eredményezi, megszakítja az ívkisüléses lámpa áramkörét, amivel megvédi a környezetet az ultraibolya sugárzástól. Az elhalványított üzemmódban a 18 kapcsoló nyitott állapotban van, és az izzószálból képzett 13 elem a főáramkor részét foga képezni. Ebben az elhalványított üzemmódban a gázkisüléses lámpa áramerősségét 1/3 A-ről 1/4-Are csökkentjük, ahol ezt a csökkenést az újonnan beiktatott soros ellenállás képezi, és a fényteljesítmény közelítően felére csökken. Az elhalványított üzemmódban az áramerősség értéke még elegendően nagy ahhoz, hogy az izzószálak egyikének megszakadása biztonsággal bekövetkezzen, ha a lámpa üvegburája elreped, vagy eltörik, aminek következtében a lámpa áramellátása szintén megszakad.

Az ívkisüléses lámpának a felmelegedési feltételei határozottan eltérnek az ezt megelőző II fázistól, de fokozatos az átmenet a végleges üzemi állapot irányába. A II fázisban (azaz a parázs-ív átmenetnél) az ionizáció már bekövetkezett, de a lámpa átlagos árama, disszipációja és fényteljesítménye alacsony és a kisülés is instabil. A felmelegedés kezdetekor a kisülés stabilizálódik, és ez az átlagos áramot a diszszipációt és a fényteljesítményt növeli. A végleges üzemi állapotba való átmenet simának mondható, és a feszültség fokozatosan növekszik mintegy 15 V-ról a végleges 87 V-os értékig, és a lámpa teljesítmény disszipációja fokozatosan 12W-ról 32W-ra növekszik, és a fényteljesítmény, amely kezdetben alacsony értékű, fokozatosan éri el végleges értékét. A bemelegedés során a lámpán belül az elektródok, a bura és az ebben lévő gázok elérik a végső üzemi hőmérsékletüket és a gáznyomás is a végleges értékre növekszik. A felmelegedés jellegzetesen 30-45 másodpercig tart.

A felmelegedési üzemmódban a működtető hálózat egyenáramú kimeneti feszültséget hoz létre, amelyen jelentős, 120 Hz-es hullámosság van, kezdetben magas, majd alacsonyabb teljesítményfelvétel mellett. A felmelegedés során az egyenáramú villamos kimeneti teljesítmény hirtelen megváltozik a parázs-ív átmenet során leadott nagyfrekvenciás kimeneti teljesítményhez képest, de a felmelegedés kezdetétől a végleges üzemi állapot eléréséig mindkét egyenáramú kimeneti teljesítmény fokozatosan változik. A felmelegedéskor használt villamos áramkörök ugyanazok, mint amelyeket a végleges állapottal kapcsolatban ismertettünk, és a villamos táplálásban és az átmeneti megvilágításban bekövetkező változások a működtető hálózatnak a lámpában bekövetkező villamos változásokra adott enyhe válaszainak tekinthetők.

A felmelegedés során a működtető hálózatban a fő lámpa áramától függően fokozatosan villamos állapotváltozások következnek be, A fő lámpa fokozott disszipációját a hálózat megakadályozza és az átmeneti megvilágítás maximális fényteljesítményről minimális fényteljesitményre változik miközben a fő lámpa fényereje alacsony értékről a végső magas

-919 értékre növekszik. A felmelegedés bekövetkezésekor a gázkisülés már alacsony feszültség mellett stabilizálódott és a lámpa árama növekszik. A sorosan kapcsolt izzószálból felépített 12 elem már a kis vezetőképességű állapotban van, miután korábban a parázs-ív átmenet során már villamos táplálást kapott. A sorosan kapcsolt nagyértékű izzószál ellenállása megakadályozza, hogy a kezdeti íváram meghaladjon egy előirt értéket (például 0,6 A-t), és meggátolja, hogy a fő lámpa kezdeti disszipációja 12W-nál nagyobb legyen. Ezzel egyidejűleg az izzószálból képzett ellenálláson a disszipáció a kezdetben mintegy 63 W-os, és az egyenáramú tápegységből maximálisan 75 W teljesítmény felvételére van szükség. A kezdeti állapotban az átmeneti izzószál közelítően 800 lumen fényáramot állít elő, és amint látni fogjuk, az átmeneti 1 megvilágítás továbbra is közelítően azon a szinten marad, mint amit az I és II fázisokban felvett. Amint a felmelegedés folytatódik, a fő lámpában a feszültség növekszik, az áram csökken és a disszipáció is növekszik. Az izzószálas ellenállásban a 63 W-os kezdeti disszipáció a fő lámpa áramának csökkenésével együtt csökken és fokozatosan mintegy 18W-ra esik. A kezdeti 800 lumenes átmeneti fényáram fokozatosan egy elhanyagolható értékre csökken, ami az üzemi állapotban felvett 18 W-os disszipációs szinthez tartozik.

Az izzószálból képzett ellenállás, azaz a 12 elem ilyen módon a felmelegedés során maximális disszipációt ér el, és segít abban, hogy az átmeneti megvilágításnál a kívánt inverz moduláció következzék be. Ezenkívül beállítja a fő ívkisüléses lámpa szükséges végső disszipációját is. Az izzószál ellenállásának a meleg állapotban felvett 200 ohmos ellenállása (amely hidegen 10 ohm) kfpes az előzőekben említett lényeges beállítás biztosítására.

Az előgyújtás, a begyújtás és a parázs-ív átmenet során a működtető hálózatban lévő 20 transzformátor, a kapcsolóként működő 19 teljesítmény tranzisztor és a 30 tranzisztorból kialakított trigger oszcillátor aktív szerepet játszik a nagyfrekvenciás kimeneti teljesítmény előállításában. Ez ellentétben áll azzal a passzív szereppel, amelyet a felmelegedés és a végső működés során tölt be, amikor a szolgáltatott tápfeszültség elsősorban egyenfeszültség. A parázs-ív átmenet és a felmelegedés között a villamos kimeneti teljesítményben élesen bekövetkező változás a fő lámpa állapotában bekövetkező változásra adott válaszként jön létre. A működtető hálózat kimeneti villamos jelében az előgyújtás és a gyújtás, valamint a gyújtás és a parázs-ív átmenet között bekövetkező változások fokozatosak és ezek is a fő lámpa állapotváltozásait követik.

Az előgyújtás, a begyújtás és a parázs-ív átmenet során a működtető hálózat az ívkisüléses lámpa begyújtása céljából rövid időtartamú, nagy feszültségű impulzusokat állít elő, amelyek feszültsége a parázs-ív átmenet során a lámpa terhelésére adott válaszul alacsonyabb értékre csökken. Az előgyújtás alatt az egyirányú nagyfeszültségű impulzusok lényeges teljesítményt képviselnek és frekvenciájuk 50kHz-es. A parázs-fv átmenet alatt a teljesítmény csökkentett és a frekvencia 35 kHz-re változik. A frekvencia alacsonyabb értékre való eltolódása rövidebb tranzisztor vezetési ciklust idéz elő, és ez növeli a lámpához vezetett teljesítményt a parázs-ív átmenet alatt. A működtető hálózat elegendő áramot szolgáltat az izzószálas ellenállás, tehát a 12 elem részére, hogy az a közelítően 800 lumen fényáramot biztosítsa az előgyújtás, a begyújtás és a parázs-ív átmenet alatt. Az izzószál gerjesztését elsősorban az 50—35 kHz-es frekvenciájú egyirányú impulzus sorozat biztosítja.

A működtető hálózat a fentiekben leírt nagyfrekvenciás villamos tápláló feszültséget a monostabil tranzisztoros kapcsoló nagyfrekvenciás kapcsolásának eredményeként állítja elő. A tranzisztoros kapcsoló szakaszos kapcsolása a 20 transzformátor fő 21 primer tekercsében váltakozóáramú összetevőt hoz létre, a 20 transzformátor kimenetén egy feltranszformált váltakozóáramú összetevő jelenik meg, és az izzószálas ellenállásban döntően egyirányú pulzáló áram fog folyni.

A fő 21 primer tekercsben a váltakozóáram az alábbi módon fog folyni. Tételezzük fel, hogy a 19 teljesítmény tranzisztort a bemenetére kapcsolt alkalmas indító (trigger) jel vezetési állapotba vezérelte, akkor az egyenáramú tápfeszültség pozitív és közös kapcsai között egy áramút alakul ki. Ez az út sorrendben tartalmazza a 25 kondenzátort, a fő 21 primer tekercset, az NPN típusú kapcsolótranzisztorból felépített 19 teljesítmény tranzisztort, a primer visszacsatoló 23 tekercset és az áramérzékelő 33 ellenállást. A kapcsolótranzisztor vezető állapotban kis impedanciát képvisel, és a 25 kondenzátor, a primer visszacsatoló 23 tekercs és á 33 ellenállás szintén alacsony impedanciájú. Amint az áramkörben az áram értéke növekszik, a primer visszacsatoló 23 tekercs, amely induktivan van a szekunder visszacsatoló 24 tekercshez csatolva, a tranzisztor bemenő áramkörére egy regeneratív visszacsatolást juttat, amely azt még jobban nyitja. Ezzel összhangban, ha a tranzisztor vezető állapotban van, az áram a transzformátor primer tekercsében gyorsan felfut, és értékét elsősorban a primer induktivitás korlátozza. Az áram növekedése folytatódik, azonban egy adott értéknél a teljesítménytranszformátor vasmagjában a fluxus egy előirt értéket vesz fel. Ettől a ponttál kezdve egy a későbbiekben leírt mechanizmus révén a visszacsatolás iránya megfordul és negatívvá válik, amely a 19 teljesítmény tranzisztort még a mag telítésének elérése előtt lezárja. A 19 teljesítménytranzisztor vezetési állapotának a megszakadása nyitja az áram korábbi útját a 21 primer tekercsen keresztül és lehetővé teszi, hogy az áramkörben tárolt energia egy része ellentétes irányú áram formájában az izzószál ellenállásán (a 12 elemen) keresztül disszipálódjék. Ilyen módon az áram folyási iránya, amely kezdetben a 19 teljesítmény tranzisztor vezetése alatt a 21 primer tekercsnek a ponttá jelölt kivezetése felől kifelé irányult, megváltozik és most az áram a ponttá jelzett kivezetés felé fóg folyni.

A nagyfrekvenciás váltakozófeszültség transzformáit értéke, amely az előgyújtás, a begyújtás és a parázs-ív átmenet áatt keletkezik, a 22 szekunder tekercsnek a 21 primer tekercstől távoli végéről vehető le. Ezt a kimeneti jelet a 22 szekunder tekercsről a 27 kondenzátor segítségével továbbítjuk all ivkisüléses lámpához. A kimeneti jel a 17 dióda jelenléte miatt egyirányú impulzusok formájában jelentkezik, mivel a dióda anódja az izzószál ellenit

-1021

132689 áHásábóT képzett 13 elemen (vagy a zárt 18 kapcsolón) keresztül a 22 szekunder tekercsnek a ponttal nem jelzett kivezetésével van összekötve és katódja all ívkisüléses lámpa anódjához csatlakozik.

A 17 dióda olyan polaritású, hogy lehetővé teszi a ⁵ feltranszformált szekunder feszültségnek a 20 transzformátor primer áramkörében folyó fordított irányú áram létezése alatt all ívkisüléses lámpához való csatlakoztatását és ezen feszültség elnyomását a 19 teljesítmény tranzisztor vezetési állapota alatt, ami- ¹⁰ kor a 20 transzformátorban az eredeti irányú áram folyik. A jelzett paraméterekkel és megfelelő teljesítmény feltételezésével az elérhető előgyújtási feszültség csúcstól csúcsig vett értéke a korábbiakban már hivatkozott 1600 V-os értéket vesz fel. Az elő- ¹⁵ gyújtás névlegesen zérus amikor a lámpa hideg és a lámpa meleg állapotától számított 45 másodperctől 4 percig tartó időközben is.

A 20 transzformátor lényegében autotranszformátor, bár bizonyos szempontból hagyományos transz- 20 formátomak is tekinthető különálló primer és szekunder tekercsekkel. A 21 és 22 primer illetve szekunder tekercsek egymással sorosan kapcsolódnak és azonos irányban vannak tekercselve, a bemenő teljesítmény a 21 primer tekercsre kapcsolódik. 25 Amikor a 19 teljesítménytranzisztor vezető állapotban van, akkor a primer és szekunder tekercsek között a közös kapocs (a 26 pont) referencia potenciálra kerül, és a 22 szekunder tekercsén keletkező feszültség a szekunder és a primer menetek 30 500/140-es áttételi arányának felel meg, és a 17 dióda rövidzárat képez, és megakadályozza, hogy a kimeneti feszültség all ívkisüléses lámpára jusson. Amikor a 19 teljesítmény tranzisztor lezárt állapotban van, akkor a 21 primer tekercsben tárolt energia 35 a 25 kondenzátoron keresztül a tápfeszültség B’ jelű kivezetéséhez kapcsolódik, és a készülék olyan autotranszformátomak tekinthető, amelynek áttételi aránya 640/140. Ilyen módon az alatt a kritikus periódus alatt, amikor a 20 transzformátor energiát 40 szolgáltat all ívkisüléses lámpa részére, a 20 transzformátor autotranszformátorként működik.

Az előgyújtási, gyújtási és a parázs-ív átmeneti szakaszok alatt az átmeneti megvilágításhoz szükséges áramot szintén a 19 teljesítmény tranzisz· 45 tor nagyfrekvenciás kapcsolása állítja elő. Abban a pillanatban, amikor a tranzisztoros kapcsoló-vezetővé válik, az egyenáramú tápfeszültség pozitív és közös kivezetései között egy egyenáramú útvonal épül fel. Ez az egyenáramú útvonal tartalmazza áz 50 átmeneti megvilágítást előállító izzószálas ellenállást (a 12 elemet), a 19 teljesítmény tranzisztort (annak kollektor és emitter elektródjait), a primer visszacsatoló 23 tekercset és az áramérzékelő 33 ellenállást. A 19 teljesítmény tranzisztor vezetőállapot- 55 bán alacsony impedanciájú, és a primer visszacsatoló 23 tekercs és a 33 ellenállás szintén kis impedanciájú. Az előgyújtás kezdetekor az izzószál ellenállása is alacsony lehet és nagy kezdeti áram indul meg. Az izzószál gyorsan felmelegszik és ellenállása 60 hamarosan elér egy viszonylag stabil,, nagyobb értéket, amely 200 ohm körül van, és ez az érték megmarad az indítási folyamat kiegyenlítése alatt Az előgyújtás során az izzószálas ellenállás hődisszl· pációját elsősorban saját viszonylag nagy ellenállása 65 12 állítja be, továbbá a tranzisztoros kapcsoló nyitvatartási ciklusideje és az egyenáramú tápfeszültség által szolgáltatott egyenfeszültség és a disszipációt ezeknek a paramétereknek az állításával növelhetjük.

Az egyenáramú útvonalban lévő izzószálat eflenáUásnak az itt leírt szakaszos áramtápláláson felül további táplálást biztosit, hogy a 20 transzformátor 21 primer tekercsén keresztülfolyó váltakozóáram visszatérő része szintén keresztülfolyik az izzószálas ellenálláson, amint azt a korábbiakban már leírtuk. Az előgyújtás alatt, amikor a 20 transzformátor 22 szekunder tekercse lényegében nyitott áramkörrel rendelkezik, a primer áramkör vészáramának a hevítő hatása elhanyagolható. A parázs-ív átmenet során azonban, amikor a lámpa már nagyobb energiát vesz fel, a váltakozóáramú komponens lényegesen hozzájárul az izzószál teljes disszipációjához, amelynél a pulzáló egyenáramú táplálás már csökkentett mértékű. A parázs-ív átmenet elegendően rövid időtartamú ahhoz, hogy elhanyagolhassuk az izzószál disszipációjának ezt a pillanatnyi változását, és az átmeneti fényteljesítmény úgy tűnik, mintha simán menne át az egyenáramú felmelegedési periódusba.

A működtető hálózat all ívkisüléses lámpa villamos állapotára képes reagálni, hogy előállítsa azokat a kimeneti jellemzőket, amelyeket korábban ismertettünk az előgyújtás, a begyújtás és a parázs-ív átmenet periódusának idejére. Az az eszköz, amely az áramkörnek ezt a reagálóképességét biztosítja, tartalmazza a triggerelt oszcillátort (a 30 tranzisztort), a lámpaáram érzékelő 33 ellenállást és a feszültségérzékelő 34 és 35 ellenállásokat.

A trigger oszcillátor a tranzisztoros kapcsolónak az aktív működését váltja ki az előgyújtási, a begyújtás! és a parázs-ív átmenet periódusában és úgy vezérli a 19 teljesítmény tranzisztor vezetési ciklusát, hogy a parázs-ív periódus során kiegészítő energiát továbbítson all ívkisüiéses lámpa részére. Mivel a tranzisztoros kapcsoló monostabil jellegű, a trigger oszcillátor által szolgáltatott minden trigger impulzus egy vezetési sorozatot indít meg.

A trigger oszcillátort rendszerint akkor aktiváljuk, amikor a működtető hálózatot először kapcsoljuk be, és az oszcillátor működési állapotban marad az előgyújtás, a begyújtás és a parázs-ív átmenet alatt. Az előgyújtás során lámpaáram nincsen, míg a begyújtás és a parázs-ív átmenet alatt a lámpaáram rövid impulzusokban 1/5 A-es csúcsértékre növekszik. Az előgyújtás során a 20 transzformátor 21 primer tekercsében a 26 ponton keletkező feszültség magas (nagyobb mint 300 V), a begyújtás során, és a parázs-ív átmenetben jelentősen lecsökken és egy olyan impulzussorozatból áll, amelynek. kezdetben jelentős teljesítménye van.

Az előzőekben említett áram- és feszültségviszonyok a lámpa állapotait tükrözik az előgyújtás, a begyújtás és a parázs-ív átmenet során, és ezeket a működtető hálózat érzékeli és megfelelő kombinációba állítva az oszcillátor 30 tranzisztor bemeneti átmenetéhez vezeti, és arra használja fel, hogy vele a trigger oszcillátort aktiválja. Minden lámpaáram, amely keresztülfolyik a lámpaáram érzékelő 33 ellenálláson, amelyhez a 30 tranzisztor emitter elektródája csatlakozik az alacsonyt impedanciájú visszar·

-1123 csatoló 23 tekercsen keresztül, feszültséget hoz létre, amely olyan irányú, hogy a 30 tranzisztor bemeneti átmenetét záróirányban igyekszik előfeszíteni. (Kezdetben a lámpaáram nulla és kicsi értékű is marad ezeknél a lámpaállapotoknál.) A 26 pont feszültségét rákapcsoljuk a 34 és 35 ellenállásokból álló feszültségosztóra, amelynek kimeneti csatlakozási pontja a 30 tranzisztor bázisához kapcsolódik. A 26 ponton megjelenő feszültség pozitív, és annak csak egy töredék részét (1/181-ed részét) kapcsoljuk a bázis elektródhoz. A feszültség itt olyan irányú, hogy nyitóirányban igyekszik vezérelni a 30 tranzisztor bemeneti átmenetét. Az előgyújtás alatt a 26 ponton a feszültség maximális értékű és elegendő ahhoz, hogy kinyissa a 30 tranzisztort és beindítsa az oszcillációt, ha feltételezzük azt, hogy elegendő idő állt rendelkezésre a 31 kondenzátor fel töltéséhez.

A trigger oszcillátor relaxációs oszcillátorként működik, ahol a 31 kondenzátort a működtető hálózat passzív elemei ismételten föltöltik és a 19 teljesítménytranzisztor és a 30 tranzisztor ismételten kisütik. A 31 kondenzátor feltöltési periódusát elsősorban a 31 kondenzátor kapacitása, a 35 ellenállás értéke és, amint azt látni fogjuk, a 31 kondenzátor töltéséhez felhasznált különbségi feszültség nagysága határozza meg. A 31 kondenzátor egyik kivezetése a 30 tranzisztor bázisához és a 34 és 35 ellenállásokból képzett feszültségosztó kimenetéhez, másik kivezetése pedig a 19 teljesítmény tranzisztor bázisához csatlakozik. Ez utóbbi kondenzátorkivezetés és a testpont között két útvonal épül ki, ezek egyike tartalmazza a záróirányban előfeszített 28 diódát és a vele sorosan kapcsolt 29 ellenállást, a másik útvonal pedig az egymással sorosan kapcsolt kisellenállású visszacsatoló 23 és 24 tekercseket és a lámpaáram érzékelő 33 ellenállást tartalmazza. A 31 kondenzátor kisütése akkor kezdődik, amikor a 30 tranzisztor vezetni kezd, és akkor fejeződik be, amikor már a 30 tranzisztor a 19 teljesítmény tranzisztort vezetési állapotba vezérelte. Amikor mindkét tranzisztor vezetőállapotban van, akkor a 31 kondenzátor mindkét kivezetése egy nyitott állapotban lévő félvezető átmeneten keresztül egy közös ponthoz csatlakozik, ez kisüti a 31 kondenzátort, és megszünteti a 19 teljesítmény tranzisztor nyitóirányú előfeszültségét és azt lezárja. Amint a későbbiekben látni fogjuk, a 20 transzformátor lezáró hatása egy maradék záróirányú feszültséget hagy a kondenzátoron a kapcsoló vezetési állapotának befejeződésekor.

Az áramkör vizsgálata kimutatja, hogy amikor megfelelően magas feszültség van jelen a 20 transzformátor 26 pontján, és ugyanakkor a lámpaáram értéke alacsony, akkor az oszcillátor vezetni kezd, ha a 31 kondenzátor feszültsége eléri azt az értéket, amely mellett nyitóirányban tudja vezérelni a 30 tranzisztor bázisátmenetét (+ 0,6 V-ot), amint azt a fentiekben jeleztük. A 31 kondenzátoron lévő feszültséget a feszültségosztó kimeneti feszültsége és a lámpaáram által a 33 ellenálláson létrehozott feszültség különbsége határozza meg. A 31 kondenzátor töltőellenállását, ha a feszültségosztót és az áramérzékelő 33 ellenállást sorosan kapcsolt generátoroknak tekintjük, elsősorban a 35 ellenállás értéke határozza meg, mivel a 34 ellenállás vele villamos szempontból párhuzamosan kapcsolódik és értéke sokkal nagyobb a 35 ellenállásénál. A 33 ellenállás hatása ⁵ elhanyagolható, mivel ez sorosan kapcsolódik és értéke a 35 ellenállásénál sokkal kisebb. így a relaxációs oszcillátor időállandóját elsősorban a 31 kondenzátor és a 35 ellenállás határozza meg. Ha a feszültségosztót mint egy generátort tekintjük, ¹⁰ akkor töltőfeszültségét a 26 pontból nyeri. A feszültségosztó nagy impedanciájú terhelést jelent a primer áramkör számára, és ilyen módon töltőáramként reprodukálja a 26 ponton lévő feszültség jelalakot. Röviden összefoglalva az ekvivalens töltőáram5 kör, ha azt a feszültségosztó felől nézzük, egy 181/1-es osztóként reprezentálhatjuk, amely a 26 pontból indul ki és belső ellenállása mintegy 1000 ohm. Az áramérzékelő 33 ellenálláshoz csatlakoztatott kondenzátorkivezetés felől nézve a töltőáramkört egy feszültségforrás képezi (egy kis belső impedanciájú feszültségfonás), amelynek forrásfeszültsége megegyezik a katódáramnak és a 33 ellenállás 2 ohmos értékének a szorzatával és, amint azt a fentiekben állítottuk, a töltőellenállás lényegé25 ben 1000 ohmos.

Miután a 30 tranzisztor már vezető állapotban van, áram folyik keresztül a primer visszacsatoló 23 tekercsen, és az erősen regeneratív visszacsatoló hatás, amely magában foglalja a szekunder visszacsa30 toló 24 tekercset és a 31 kondenzátort, rövid időtartamú trigger impulzust hoz létre, amely a tranzisztoros kapcsolót, tehát a 19 teljesítménytranzisztoit beindítja.

A kezdeti indulási feltételeket és a relaxációs 35 oszcillátor minden rezgésének a töltési időtartamát a működtető hálózat létesíti. A 31 kondenzátor teljesen kisül, amikor a 19 teljesítmény tranzisztor és a 30 tranzisztor vezető állapotba kerül. A 31 kondenzátor fordított irányban töltődik fel amikor a 23 és 40 24 tekercsekben a visszacsatolás megfordul, amely a tranzisztoros kapcsoló maximális vezetési állapotának köszönhető. Amikor a vezetés befejeződik, akkor a 31 kondenzátoron egy közelítően 4 vagy 5 V-os vezetést letiltó feszültség keletkezik. Ezt a 45 záróirányú feszültséget a sorosan kapcsolt 28 dióda és a 29 ellenállás korlátozza, és ez képviseli a relaxációs oszcillátor minden töltési periódusának a kezdeti pontját. Miközben a 19 teljesítménytranzisztor vezető állapotban van, a feszültségosztó 34 és 35 50 ellenállásai és a lámpaérzékelő 33 ellenállás által képviselt virtuális generátorok, amelyek a relaxációs oszcillátorhoz tartoznak, inaktív állapotban vannak és megakadályozzák a 31 kondenzátor ismételt feltől tődését és meggátolják a következő oszcillációs ciklus indítását.

Tételezzük fel, hogy a lámpaáram már megindult és a lámpán a feszültség már növekedni kezdett, akkor a 31 kondenzátor fel töltéséhez használt különbségi feszültség az átlagértékre esik, megnöveli 60 a 19 teljesítménytranzisztor nyitásához szükséges időt és indítja a következő trigger impulzust. A későbbiekben még részletesebben leírt módon ez több időt biztosít a működtető hálózat bemeneti áramkörében tárolt energia részére, hogy a lámpához 65 jusson. A hullámalakok igazolják, hogy a parázs-ív 13

-1225 átmenet alatt a katódáram késlekedik mielőtt a következő trigger impulzus bekövetkezik, és ez azt jelzi, hogy a tárolt energia a gázkisüléses lámpában használódott fel. Korábban az indítási ciklus során a lámpa katódáramát a következő vezetési időtartam megcsonkíthatja, és kevesebb tárolt energia juthat a lámpához. Az áramkör úgy van méretezve, hogy a vezetésmentes periódus akkor maximális, amikor a lámpa feszültsége a parázs tartományban van (közelítően 200-400 V-on), hogy maximálja körülbelül 9 W-nál a fémgőz lámpa kimeneti teljesítményét.

A töltési időállandó körülbelül 5 gs és minden impulzuson belül bizonyos mértékű simítást is hoz létre, és ez csökkenti a zavarérzékenységet, de elhanyagolható az impulzus átlagoláshoz. A 31 kondenzátor fő feladatát az képezi, hogy integráló kondenzátorként működjék abban az RC hálózatban, amelynek feladata a 19 teljesítmény tranzisztor lezárási periódusidejének az időzítése. Az előgyújtás, a begyújtás és a parázs-ív átmenet tartományában a nagyfrekvenciás működés folytatódik, és a trigger oszcillátor ismétlődő módon nyitja a tranzisztoros kapcsolót, míg ez a tranzisztoros kapcsoló önmagát lezárja a 20 transzformátor visszacsatolásának az előjelváltása következtében. A triggeroszcillátor 30 tranzisztora röviddel azután zár le, hogy a 19 teljesítménytranzísztor vezetése megszünteti a vezetési állapotot elősegítő töltést a 31 kondenzátoron. A 30 tranzisztor nyugalomban marad a kapcsoló vezetésének egyensúlya következtében. A tranzisztoros kapcsoló indítását azzal érjük el, hogy a 30 tranzisztor báziselektródját a 31 kondenzátoron keresztül a 19 teljesítménytranzisztor bázisához csatlakoztatjuk, és a tranzisztorok emitterei egymással összeköttetésben állnak, és a 19 teljesítménytranzisztor és a 30 tranzisztor a transzformátor egy-egy visszacsatoló 23 és 24 tekercséhez vannak csatlakoztatva. Amikor a 30 tranzisztor nyitóirányú előfeszitést kap, és vezetni kezd, a kollektor áram átfolyik a primer visszacsatoló 23 tekercsben. Ez egy olyan regenerációt állíl elő, amely szükséges egy olyan trigger impulzus előállításához, amely 0,1 A nagyságrendbe esik és a szekunder 24 tekercsben mikroszekundumnál is kisebb időtartama van. A trigger áram, amely a szekunder 24 tekercsben folyik, nyitásba vezérli a fő kapcsoló 19 teljesítménytranzisztort és kezdeményezi a monostabil kapcsoló működést. A 19 teljesítménytranzisztor befejezi a vezetési ciklusát, amelyet a 20 transzformátor méretezésével a trigger impulzusok közötti szünetnél rövidebbre állítunk be, és lezárását a visszacsatoló 23, 24 tekercsek által megvalósított visszacsatolási irányváltás biztosítja. A kapcsoló nagyfrekvenciás működése addig tart, ameddig a trigger oszcillátor trigger impulzusokat állít elő.

Ha a 11 ívkisüléses lámpa elérte azt a termoionos működést, amely a bemelegedésnek felel meg, akkor a tranzisztoros kapcsolás révén létesített nagyfrekvenciás kimeneti teljesítményt leállítjuk és az egyenáramú állapotot megindítjuk. A trigger oszcillátor 30 tranzisztora, amely a monostabil tranzisztoros kapcsolót aktív működésbe vezérli, lezárásra előfeszített marad a működtető hálózatban előálló új feszültség és áramviszonyok hatására és inaktívvá válik. A 26 pontnál egyenirányított nagyfrekvenciás feszültség, 14 amelyet korábban a feszültségosztó 34, 35 ellenállásain keresztül csatoltunk, egy olyan fenntartott egyenfeszültséggel helyettesítődik, amelyen bizonyos mértékű hullámosság megtalálható, és anjely a lámpafeszültséget reprezentálja. Az egyenfeszültség továbbra is nyitóirányú marad, de egy vagy két nagyságrenddel kisebb értékűvé válik. A 17 dióda, amely most nyitóirányban kap előfeszitést, a feszültségosztót a lámpához kapcsolja, és a feszültségosztó most az új lámpafeszültség 1/181-ed részét érzékeli, ahol a lámpafeszültség kezdeti értéke 15 V. Ezzel egyidejűleg maximális kiindulási lámpaáram fog folyni a 33 ellenálláson keresztül, és értáce 0,6 A, és ez egy közelítően 1,2 V-os zárófeszültséget kelt. A különbségi feszültség záróirányú előfeszitést jelent a trigger oszcillátor bemeneti átmenete részére, azt inaktiválja és ezzel inaktiválja a 19 teljesítménytranzisztorból felépített tranzisztoros kapcsolót is.

Amint a felmelegedés folytatódik a végleges üzemi állapot felé, a lámpafeszültség növekszik és a lámpa árama csökken. A lámpa állapotát figyelő érzékelők úgy vannak méretezve, hogy a trigger oszcillátort a felmelegedés és a végső működés során lezárva tartsák. A tartós üzem alatt a lámpa árama 0,3 A és feszültsége 87 V. Ha a lámpa feszültsége lOV-tal a normál érték fölé emelkedne (pl. 97 V-ra), és az áram 0,05 A-re visszaesne, akkor a trigger oszcillátor ismét aktívvá válna és ez biztonságot jelent a tranziens feszültségkimaradásokkal szemben.

A működtető hálózat úgy van méretezve, hogy képes biztosítani a parázs-ív átmenet során a megnövekedett teljesítmény szükségletet anélkül, hogy a hosszabb ideig tartó előgyújtási periódus során károsan nagy mértékű disszipációt fejlesztene. A működtető hálózatnak ezt az adaptációs képességét, amely a lámpának a parázs-ív átmenete során a pótlólagos energiaszükségletében jelentkezik, részben azzal tudjuk biztosítani,, hogy a trigger oszcillátor frekvenciáját a feszültségtől és az áramtól függően állítjuk be, amely érinti a kapcsoló vezetési ciklusát, részben pedig ez a képesség a transzformátor kialakításának az optimalizálásából adódik. A vezetési ciklus változása a korábbiakban már említett módon az izzószál energia ellátásához használt pulzáló egyenáramú komponenset is lecsökkenti.

Az előgyújtási és gyújtási periódusok alatt az üzemi frekvencia (a trigger oszcillátor impulzusainak ismétlődési frekvenciája) közelítően 50 kHz és ez 35 kHz-re esik a parázs-ív átmenet során a feszültségosztó 34, 35 ellenállásai által érzékelt feszültség és a 33 ellenállással érzékelt áram alapján előállított különbségi feszültség változása következtében. Előgyújtás során a primer feszültség csúcstól-csúcsig mért értéke 300 V, és a gázkisüléses lámpa áramfelvétele nulla. A parázs-ív átmenet során a maximális primerfeszültség körülbelül 150 V-os csúcstól-csúcsig mért értékre csökken a kisüléses lámpa által gyakorolt terhelő hatás következtében. Ebben az állapotban a fémgőzlámpák jelentős áramot vesznek fel (0,2 A-es impulzus csúcsáramot), és igénylik a korábban már hivatkozott további 4 W-os energiát is. A feszültségosztón megvalósított feszültségesés és a lámpa áramának az érzékelt növelése jelzi, hogy több teljesítményre van szükség.

-1327

Á trigger oszcillátor reagál a 34, 35 ellenállásokból felépített feszültségosztón bekövetkező feszültség csökkenésére és a lámpa áramának a növekedésére a parázs-ív átmenet során, oly módon, hogy csökkenti az impulzusok ismétlődése frekvenciáját. Az impulzusok ismétlődési frekvenciájának a csökkenése annak tulajdonítható, hogy a trigger oszcillátort relaxációs oszcillátor képezi. A feszültségosztó kapcsain bekövetkező feszültségesés csökkenti azon a kondenzátorelektródon a feszültséget, amely a báziselektróddal van összekötve, a növekvő lámpaáram pedig növeli a feszültséget a kondenzátornak az emitter elektróddal társított kivezetésén. A különbségi feszültség, amely a 31 kondenzátor 35 ellenálláson keresztül való töltésének az eszköze ilyen módon lecsökken és ezzel együtt lecsökken az a sebesség is, amellyel a 31 kondenzátor arra a potenciálra töltődik fel, amelyre a 30 tranzisztor nyitóirányú előfeszítése céljából szükség van, amely a következő impulzust hivatott indítani. A frekvencia csökkenése folytonos változónak tekinthető, és ennek érzékenységét változtatni lehet, hogy a parázs-ív átmenet során korábban vagy későbben következzék be. Az említett áramkörben a 35 kHz-re való csökkenés 9 W átlagteljesítményt biztosít a fő lámpa részére, amikor a fő lámpa közelítően 250V-OS feszültségen van és áramának csúcsértékei mintegy 0,2 A-esek.

A trigger oszcillátor frekvenciájának az 50-ről 35 kHz-re való csökkentését a tranzisztor vezetési ciklusában bekövetkező csökkenés kíséri és ez, amint mindjárt látni fogjuk, elősegíti az ívlámpa teljesítményének a növekedését. A trigger impulzusok között a szünet nagyobb a 19 teljesítménytranzisztor vezetési idejénél, ez utóbbit mágneses úton lehet meghatározni. Ilyen módon amikor a trigger impulzusok között a szünetidőt lecsökkentjük, akkor a tranzisztor lezárt állapota is lerövidül, és nagyobb vezetési kitöltési ciklusok adódnak. Az 50kHz-es frekvencia mellett a 19 teljesítmény tranzisztor közelítően 60%^os hasznos kitöltési tényező mellett vezet, míg 35 kHz-en vezetése közelítően 35%-os vezetési ciklus mellett következik be.

A tranzisztoros kapcsoló vezetési ciklusidejében bekövetkező csökkenést az impulzus ismétlődési frekvenciájának a csökkenése okozza és ez a kisüléses lámpához vezetett teljesítmény szükséges növekedésének bizonyos részét fedezi. Tételezzük fel, hogy vezetés során a reaktív elemekben egy bizonyos mennyiségű energia van tárolva, és azt is, hogy ezt az energiát a vezetés megszűnése után adott sebességgel a fő lámpához továbbítjuk, akkor a kikapcsolási idő növekedése több időt enged arra, hogy a tárolt energia a kívánt célra felszabaduljon. Ez valójában a kikapcsolási idő 11 ps-ról 17 ps-ra való növekedésével egyenértékű és mintegy 50% további energia lámpához való vezetését teszi lehetővé a lámpa parázs-ív átmenete alatt.

Még a működtető hálózatban tárolt energia mennyiségét a működtető frekvencia befolyásolhatja, a parázs-ív átmenet periódusa során a kisüléses lámpához vezetett energia növekedést befolyásoló elsődleges paramétereket a csökkenő impulzus ismétlődési frekvencia és a csökkenő ívfeszültség képezi. Ha növeljük az impulzusok ismétlődési periódusát, amely tartalmazza a viszonylag állandó tranzisztor vezetési időtartamot, akkor ez növeli a kikapcsolt időtartamot, amely alatt a tárcát energia az ívkisüléses lámpához juthat. Az ívkisüléses lámpa áram hullámalakjainak vizsgálata azt jelzi, hogy rövidebb kikapcsolási idő alatt a lámpához vezetett áram még akkor is folyik, amikor a kapcsoló vezetni kezd. A jelzett áramköri paraméterek mellett lényeges menynyiségű áram folyik a lámpába még 15 ps-os időtartamon keresztül. A lámpa áramjelalakjában látható lassú késlekedés a 25 kondenzátor, a 21 primer tekercs induktivitása és az izzószál ellenállását képező 12 elem értékeivel, azaz a 20 transzformátor primer áramkörével szabályozható (például minél kisebb az izzószál ellenállása, annál hosszabb időre van szükség ahhoz, hogy a tárolt energia a primer áramkörben disszipálódjék és annál hosszabb ideig tart az áram folyása a gázkisülési lámpába). Az áramellátás kívánt növelésének a biztosítása céljából a kisütési időállandónak (6-7 ps) ugyanabba a nagyságrendbe kell esnie, mint a kapcsolótranzisztor kikapcsolási ideje (7—15 gs).

A parázs-ív átmeneti periódus alatt az ívkisüléses lámpához vezetett teljesítmény növelésének egy második tényezője azzal kapcsolatos, hogy megfelelő teljesítmény illesztést kell biztosítani a 20 transzformátor és a 11 ívkisüléses lámpa között. Amint az ívfeszültség esik, jobb teljesítmény illesztés realizálható, ha az ívfeszültség egy olyan értéket közelít meg, amely a 20 transzformátor üresjárási feszültségének a feléhez van közel. Ha az ívfeszültség érezhetően ezen érték alatt vagy fölött van, akkor kisebb teljesítményt tud felvenni. A teljesítmény diagramnak az alakja közelítően négyzetes ebben a tartományban, és a jelzett menetszám arány (140-640) optimális teljesítmény átadást biztosít közelítően 250 V-os feszültség mellett.

Az előgyújtás során magas üresjárási kimeneti feszültség és a parázs-ív átmenet során a lámpához vezetett nagy teljesítmény elérését biztosító harmadik tényező, amelyet a frekvencia eltolódás is érint, a 20 transzformátor szórt induktivitásából adódik. A szórt induktivitást nagy értékűre tervezzük a mágneses szerkezet középső oszlopában létesített nagyobb rés választásával és a 21 primer és 22 szekunder tekercseknek a különálló részeken való elhelyezésével, ahol az elválasztás a légrés közelébe esik. A szórt induktivitás lehetővé tesz egy fokozott rezonancia növekedést az előgyújtás során az üresjárási kimeneti feszültségben. A parázs-ív átmenet alatt a szórt induktivitás hatása, amely villamosán sorosan kapcsolódik a lámpa által képviselt terheléssel, a lámpához vezetett teljesítmény csökkenését vonná maga után. A jelalak frekvenciájának csökkenésével azonban a szórt induktivitás soros reaktanciája is csökken és nagyobb teljesítmény fog a fő lámpa rendelkezésére állni.

Az ívlámpa feszültsége a parázs-ív átmenet periódusában mindenütt folyamatosan egy alacsonyabb értékre áll be és ilyen módon célszerű olyan teljesítmény előírást alkalmazni, amely egyetlen feszültségpontot vesz figyelembe. Hagyományos terhelések feltételezésével és erre a teljesítménypontra vonatkozó hagyományos előírások mellett a szükséges teljesítménynek a teljes parázs-ív átmenet során ren15

-1429 delkezésre kellene állnia. A jelen tápegységnek közelítően 9W-os teljesítőképessége van a méretezett 250 V-os pontban, míg a normál lámpának az igény fémgőz lámpa esetében 4 W.

A parázs-ív átmenet során a 11 ívkisüléses lámpához vezetett és a trígger oszcillátor ismétlődési frekvenciájának csökkentésével és a tranzisztoros kapcsoló százalékos vezetési idejének csökkentésével biztosított teljesítmény növelésre vonatkozó fenti ismertetésünk nem lenne teljes, ha nem érintenénk ezen változásoknak az átmeneti izzószál táplálására gyakorolt hatását. Túlságosan leegyszerűsítetten kifejezve elmondhatjuk, hogy teljesítményt vezetünk az egyenáramú izzószálhoz amikor a tranzisztoros kapcsoló bekapcsolt állapotban van és nem vezetünk teljesítményt, ha a tranzisztoros kapcsoló kikapcsolt. Hasonlóképpen teljesítményt továbbítunk a 11 ívkisüléses lámpához, amikor a tranzisztoros kapcsoló kikapcsolt állapotban van és nem vezetünk teljesítményt, ha a tranzisztoros kapcsoló be van kapcsolva. Ha a bekapcsolási idő százalékos arányát növeljük, akkor ez növeli az izzószálhoz vezetett teljesítményt, míg a kikapcsolási idő növelése all ívkisüléses lámpához vezetett teljesítményt növeli.

Az ilyen egyszerűsítés gyakorlati alapot ad a tápegység optimalizálásának a megváltoztatására az átmeneti lámpa és a kisüléses lámpa különböző igényeinek szempontjából az indítási folyamat különböző időpontjaiban. Pontosabban kifejezve, a bekapcsolási idő százalékos aránya beállítható, hogy kielégítse az előgyújtási periódus során az átmeneti megvilágítás kívánt szintjéhez tartozó követelményeket, és ezen értéket újra beállíthatjuk, hogy kielégítsük a fő lámpának a megnövelt teljesítmény igényét a kisfeszültségű tartományban (például 250 V-osban) a parázs-ív átmenet alatt. Az optimalizáció általában lehetővé teszi a mágneses és egyéb alkatrészek méretének a minimalizálását, hogy összhangban legyenek a meghatározott kimeneti követelményekkel.

Gyakorlati kifejezésekkel élve amikor a tranzisztoros kapcsolót a magasabb frekvencián (50 kHz-en) működtetjük, akkor a kapcsoló bekapcsolási időtartamának a százalékos értéke nagyobb (bár a bekapcsolási idő minden vezetési időközben lényegében állandó) és értékét a mágneses kör állítja be, és ez lehetővé teszi, hogy az átmeneti izzószál az egyenáramú tápegységből a kapcsolón keresztül több energiát kapjon. Ha alacsonyabb frekvenciát alkalmazunk (35 kHz), akkor ez megnöveli a kapcsoló kikapcsolási idejének a százalékos arányát, és ez. több energia továbbítását teszi lehetővé all ívkisü léses lámpa részére, mivel az energia véges sebességgel sül ki. Ez az energia növekedés összhangban van a 11 ívkisüléses lámpának a parázs-ív tartományban felvett szükségleteivel. Az előgyújtás és gyújtás alatt a fő lámpa energiaszükséglete kicsi, és a magasabb ismétlődési frekvencia nem káros a fő lámpa szempontjából, mivel az nem lényegesen befolyásolja a gyújtási és előgyújtási folyamatot. Az előző beállítást ezért 50 kHz-en optimalizáltuk az átmeneti megvilágítás kívánt szintjéhez (mintegy 56W-hoz) tartozó izzószál táplálás igényeivel összhangban. A parázs-ív átmenet során, amikor alacsonyabb ismétlődési frekvenciát alkalmazunk, a kapcsoló bekapcsolási idejének a százalékos arányát csökkentjük, és 16 ezzel csökkentjük az egyenáramú forrásból a kapcsolón keresztül továbbított lüktető egyenáram értékét. A primer áramkörben folyó áram azonban növekszik és általában kiegyenlíti a lüktető egyenáram veszteségeinek a jelentős részét. A parázs-ív átmeneti periódus rövid (rövidebb két másodpercnél) és az átmeneti megvilágításban bekövetkező' bármely változás jelentéktelen, ha ezt azzal a döntő előnnyel hasonlítjuk össze, hogy több átmeneti energiát képes biztosítani a fő lámpa számára. Az 50 kHz-es frekvenciáról a 35 kHz-esre való átmenet közelítően 50%-kal növeli a parázs-ív átmenet részére továbbított energiát, és az átmeneti megvilá- > gításban 5%-nál kisebb csökkenést idéz csak elő.

A fenti okokból a vezetési ciklus tartamát az előgyújtási és a begyújtási tartományban az átmeneti megvilágítás szükséges 800 lumenes fényáramhoz optimalizált (56W-os) izzószál tápláláshoz tartozó első értékről egy másik értékre állítjuk be, amelynél a 11 ívkisüléses lámpához vezetett teljesítményt optimalizáljuk a parázs-ív átmenet során, hogy olyan teljesítmény növekedést biztosítsunk, amely mellett a lámpának a felmelegedéshez való átmenete simán és nagyfokú biztonsággal bekövetkezhet.

A találmányt olyan kiviteli alak kapcsán ismertettük eddig, amelynél az ohmos ballasztot az izzószál ellenállása képezte, és az izzószál biztosította ezenkívül az átmeneti megvilágítást is. Alkalmazhatunk azonban egy olyan itt ismertetett működtető hálózatot is, amelynél a ballaszt ellenállás nem szolgáltatja az átmeneti megvilágítást. Ebben az esetben az indítás megbízhatósága és kényelmessége még mindig azt diktálja, hogy az ohmos elem a rákapcsolt feszültséggel ellenállását jelentősen megnövelje, éppúgy, mint ahogy azt a szokásos izzószálaknál tapasztalhatjuk. Más szavakkal kifejezve, különösen kívánatos, hogy az ellenállás az áram növekedése esetén meredek pozitív növekedéssel rendelkezzék.

Az ilyen típusú ellenállás alkalmazásának számos fontos előnye lehet az itt leírt típusú áramkörben. A 11 ívkisüléses lámpa végső üzemi állapotában a pozitív ellenállás koefficiens hajlamos az ívkisüléses lámpa munkapontjának a stabilizálására a tápfeszültség vagy a terhelés változásaival szemben. Hideg indítás során a melegen nagyértékű (200 ohmos) ballaszt ellenállás alacsony értékű lehet, például 10 ohmos, és ez a gyújtási folyamat jelentős része alatt fennmaradhat. Ez az alacsony érték több áramot és nagyobb teljesítményt biztosít a parázs-ív átmenet során és lerövidíti az indítási folyamatot. Mivel a legtöbb indítást hideg indítás képezi, az indítási folyamat lerövidítése növeli az elektródok élettartamát a várható élettartamhoz képest, ha ezt egy hosszabb ideig elhúzódó indítási folyamattal hasonlítjuk össze, ahol magasabb állandó értékű ballaszt ellenállást használnak. A pozitív koefficiensű ellenállás alkalmazásának a harmadik előnye az elhalványító ellenállással kapcsolatban jelentkezik. Akár hideg indítás akár pedig meleg újraindítás esetében közelítően ugyanaz a teljesítmény áll rendelkezésre a parázs-ív átmenet számára az elhalványított üzemmódban, mint ami a fényes üzemmódban. A parázs-ív átmenet számára rendelkezésre álló teljesítményt az elhalványított üzemmód nem csökkenti, mivel az elhalványítást létesítő ellenállás (az izzószál ellen-1531 állása, amelyet a 13 elem képez) a begyújtás és zz előgyújtás során hideg és hideg is marad, és ilyen módon a parázs-ív átmenet során ellenállása alacsony értékű. Az ellenállás elég alacsony értékű marad ahhoz, hogy megakadályozza a lámpa részére rendelkezésre álló teljesítmény lényeges lecsökkenését a parázs-ív átmenet során. Az elhalványító ellenállás a teljesítménytranszformátor szekunder áramkörében helyezkedik el, és rajta nem folyik lényeges áram keresztül, ameddig a parázs-ív átmenet elő nem állítja az első magasabb értékű lámpaáramot. A parázs-ív átmenet elegendően rövid ideig tart, ha figyelembe vesszük az ott lévő áramszinteket, hogy megakadályozza az izzószál ellenállásának a lényeges felmelegedését, tehát alacsony értékű lesz ameddig a felmelegedés bekövetkezik.

A 20 transzformátor magelrendezését és a rajta kiképzett tekercseket a 3. áhrán szemléltettük. A mag két E-magot tartalmaz, amelyet egy „8” mag elrendezésben helyeztünk egymás mellé, ahol a légrés a középső közös oszlopnál képződik. A felső „E” magban 41 nyílás van kiképezve, amint azt a 3. ábrán szemléltettük, a közös oszlop aljánál. A 41 nyílást három szomszédos tartomány veszi körül, és ezek mindegyike egy fluxus útvonalat határoz meg, együttesen pedig egy kisméretű virtuális toroidot alkotnak. Az első tartomány egy útvonalat képez a felső E mag közös oszlopa és felső bal oldali része között; a második tartomány útvonalat létesít a közös oszlop és a felső E mag felső jobb oldali része között; és a harmadik tartomány útvonalat képez a felső E mag felső bal oldali és felső jobb oldali részei között.

A primer és szekunder teljesítmény tekercsek egy 42 tekercstestre vannak tekercselve a mag közös oszlopa köré három kamrás tekercselésben, egyikük a primer tekercshez tartozik, és a másik kettő a szekunder tekercshez, a primer tekercs foglalja el a 42 tekercstest felső részét, amely a 41 nyílás közelében helyezkedik el. A primer és a szekunder tekercseket elválasztó osztás a légrés közelében helyezkedik el, hogy ezáltal is megnövelje a primer és a szekunder tekercsek között a szórt csatolást. A szekunder tekercseknek a két kamrára való elosztása minimumra csökkenti a szórt kapacitást és csökkenti a szekunder tekercs feszültség igénybevételét. A visszacsatoló 23 és 24 tekercsek, amelyek a 41 nyíláson keresztül vannak tekercselve és körülveszik a felső E mag felső részét, mechanizmust biztosítanak a monostabil tranzisztoros működéshez. Amint azt a leírás korábbi részeiben már említettük, ha a 20 transzformátor a 19 teljesítmény tranzisztorhoz a

2. ábrán vázolt módon csatlakozik, ahol a szekunder visszacsatoló tekercs a bemeneti átmenethez és a primer visszacsatoló tekercs és a primer teljesítmény tekercs a kollektor áram vezetésére alkalmas módon van bekötve, továbbá ha feltételezzük, hogy trigger impulzus indítja a tranzisztor vezetési állapotát, akkor a vezetési állapot csak nagyon rövid időre fog bekövetkezni és ezután befejeződik. Ennek eredményeként egy közelítően négyszögletes kimeneti jelalak keletkezik, amelynek hatásfoka magas értékű.

A visszacsatoló 23, 24 tekercsek monostabil működést biztosítanak azáltal, hogy visszacsatolást továbbítanak a tranzisztor részére a mag mágneses állapotától függően, és ez a visszacsatolás irányát tekintve megfordul, ha egy adott toroid tartomány telítésbe kerül a kialakuló kollektor áram hatására. A kezdeti regeneratív (pozitív) visszacsatolást a primer visszacsatoló 24 tekercs és a szekunder visszacsatoló 23 tekercs között biztosítjuk, és a soros csatolást a virtuális mágneses toroid létesíti. Amikor a mágneses toroid egyik tartománya telítésbe kerül, a primer visszacsatoló 24 tekercs és a szekunder visszacsatoló 23 tekercs között a közvetlen csatolás lényegesen lecsökken és egy ellentétes irányú visszacsatolás jut a szekunder visszacsatoló 24 tekercsre, amely abból adódik, hogy a két 23, 24 tekercs között a reluktancia csatolás hirtelen megnövekszik; a tranzisztor bemeneti átmenetén az állandó feszültség hatás a 22 szekunder tekercs induktivitásával együtt fejti ki a hatását, hogy visszatartja a fluxusváltozás sebességét a külső tartományban és az átmenetben tárolt töltés, amely a fordított irányú áramfolyást segíti elő és amelynek megszüntetése a tranzisztor lezárásának befejeződését segíti elő. Ez az elrendezés a tranzisztor automatikus lezárását eredményezi még mielőtt a mag teljes telítésbe kerülne, és ez fokozott tranzisztor kapcsolási hatásfokot biztosít és a tranzisztor sokkal megbízhatóbb működéséhez vezet, és elkerüli azokat a feszültségeket, amelyek automatikusan akkor következnének be, amikor a mag teljesen telítésbe kerülne. Ez a szerkezeti kialakítás az adott teljesítményszínthez szükséges ferritanyag mennyiségében jelentős csökkenés elérését teszi lehetővé.

A találmány egy gyakorlati kiviteli alakjánál a tekercseknek a 2. ábrán megadott menetszáma van és a mag külső méretei a következően:

19,3 x 16,25 x 4,76 mm, a 41 nyílás átmérője 1 mm, és a külső felülettől 1,87 mm távolságra van. A középső oszlop légrése 0,76 mm. A külső oszlop szélessége 2,38 mm és a középső oszlop ennek kétszerese. Az E magokat a Stackpole 24B-típusú ferrit anyagból készítjük, amely a cég 57.04340 számú katalógusában található, és a felső E magot a nyílás kiképzésével, valamint a középső oszlop lerövidítésével módosítottuk. A 42 tekercstestet úgy képeztük ki, hogy illeszkedjék a magnak a „8”-alakú nyílásaiba, és a tekercselésnek lekerekített négyszögletes körvonala van, amely nagyjából

9,5 x 9,5 mm nagyságú, és a kamraszélesség 2,38 mm, és a kamrák között a térközök 0,76 mm-esek.

Az előzőekben ismertetett működtető egység képes arra, hogy a megfelelő villamos energiát szolgáltassa az átmeneti izzószál ellenállása számára, valamint all ívkisüléses lámpa részére az indítási és a normál működés során, beleértve az ív fenntartását a hálózati feszültség rövid ideig tartó lecsökkenése esetében. A fő lámpa részére adott végső kimeneti teljesítmény az egyenfeszültségű teljesítmény, amelyen elviselhető mértékű 120 Hz-es hullámosság van. A hullámosságra nincs szükség, de annak egy bizonyos határon túl történő kiszűrése nagyon költséges. A felmelegedési periódus alatt az átmeneti izzószál ellenállásának az áramellátása ugyanolyan típusú, tehát egyenáram 120 Hz-es hullámossággal. A korábbi indítási periódus alatt az átmeneti áramellátás elsősorban egyirányú impulzusokból áll, amelyek a 17

-1633 hallhatósági frekvenciatartomány fölötti frekvenciád júak, és a tranzisztoros kapcsoló vezetési állapotából adódnak, továbbá abból a keringő vagy váltakozóáramból, amely a 20 transzformátor primer áramkörén keresztül folyik és ez a primer áramkör magában foglalja az átmeneti izzószálat is. A 11 ívkisüléses lámpa a teljesítményt ezekből a „váltakozó” feszültségekből nyeri, amelyeket a 20 transzformátor 21 primer tekercsére kapcsolunk transzformálás céljából. A transzformált mennyiségeket egyenirányítjuk és a 11 ívkisüléses lámpához továbbítjuk, elsősorban egyirányú impulzusok alakjában.

Bár a működtető hálózatnak csak egyetlen kiviteli alakját ismertettük, a találmány oltalmi körén belül egyéb változatok is elképzelhetők. Abban az esetben, ha a mag méretének bizonyos mértékű növelése nem hátrányos, akkor az izzószál ellenállása, a 21 primer tekercs, a 22 szekunder tekercs és a fő lámpa egymással az említett sorrendben sorosan kapcsolhatók a B⁺ és a referencia kapcsok közé, és akkor a tranzisztoros kapcsoló a tekercsek csatlakozási pontja és a referencia kapocs közé iktatható. A B⁺ kapocs és a tekercsek összekötési pontja közé a váltakozóáramú bemeneti áramkör zárására egy további dióda is közbeiktatható. A ballaszt és az, elhalványító ellenállás képezhetik az első és a második elemeket ebben a soros útvonalban, vagy az elhalványító ellenállást különállóan is kialakíthatjuk és azt a 22 szekunder tekercs mögé kapcsolhatjuk.

Abban az esetben, ha a 20 transzformátoron a keresztülfolyó egyenáram nem kívánatos, számos egyéb áramköri változat is realizálható. Az egyik ilyen áramköri változásinál az izzószál ellenállása, két dióda, egy elhalványító ellenállás és a lámpa kapcsolódik sorosan az említett sorrendben és a B* és a referencia kapcsok közé, és a tranzisztoros kapcsoló az első izzószál ellenállásnak a B⁺ kapocstól távolabbi vége és a föld közé kapcsolható. A 20 transzformátornak van egy szélső kivezetése, amely a referencia kapocshoz (földponthoz) csatlakoztatható, a másik szélső kivezetése kapacitivan csatolható a diódák között kialakuló közös ponthoz, és a 20 transzformátor megcsapolása kapadtív úton csatolható a kapcsoló és az első izzószálas ellenállás összekötési pontjához.

Egy másik változat, amelynél a 20 transzformátorban elkerültük az egyenáram folyását úgy van kiképezve, hogy a ballasztot képező izzószálas ellenállás, az elhalványító izzószálas ellenállás, az ívlámpa és két dióda van egymással az említett sorrendben sorosan kapcsolva, és ez a soros áramkör kapcsolódik a B⁺ és a referenda kapcsok közé. A tranzisztoros kapcsoló az izzószálas ellenállások összeköttetési pontja és a referenda kapocs közé csatlakozik. A 20 transzformátornál a 21 primer tekercs egyik vége a B⁺ kapocshoz csatlakozik és a 22 szekunder tekercs vége kapadtiv úton csatlakozik a diódák közé és a tekercsek egymással összekötött pontja kapadtiv úton csatlakoztatható a tranzisztoros kapcsolónak a föl deleden elektródjához.

Egy további változat, amely lényeges hasonlóságot mutat az említett előnyös kiviteli dákhoz, úgy van kialakítva, hogy a ballasztot képező izzószálas ellenállás, az elhalványító izzószálas ellenállás, két dióda és az ívlámpa kapcsolódik sorosan az endített 18 sorrendben és a B⁺ kapocs valamint a referenda kapocs közé. A tranzisztoros kapcsoló az izzószálas ellenállások összekötési pontja és a referencia kapocs közé csatlakozik. A transzformátor egyik szélső kivezetése a B⁺ kapocshoz csatiakozik, a másik vége pedig kapadtív úton csatlakozik a diódák közé, és a tekercsek összeköttetési pontja kapadtív úton csatlakozik az izzószálas ellenállások összekötési pontjához.

Claims (11)

1. Világító egység, az?al jellemezve, hogy tartalmaz egyenáramú tápegységet, amelynek két kimeneti kapcsa van, és ezek egyikét egy referencia kapocs képezi; fémgőz ívkisüléses lámpát (11) és működtető hálózatot; a működtető hálózat tartalmaz átmeneti fényt előállító, izzószálból kialakított feszültségfüggő ohmos elemet (12), váltakozó villamos energiát transzformáló szervet, amelynek kimenete az ívkisüléses lámpához (11) van kapcsolva, vezérelt kapcsolót, továbbá összekötő szervet, amely az egyenáramú tápegység kimenetével van összekötve és rajta keresztül ez a kimenet a kapcsoló stabil első állapotában a feszültségfüggő ohmos elem (12) és az ívkisüléses lámpa (11) soros elrendezéséhez kapcsolódik, a kapcsoló astabil második állapotában periodikusan a feszültségfüggő ohmos elemhez (12) és a transzformáló szerv bemenetéhez kapcsolódik, és a világító egységben az hrkisüléses lámpa (11) villamos állapotát érzékelő, oszcillátort tartalmazó szerv van, amelynek kimenete a vezérelt kapcsoló vezérlő bemenetéhez csatlakozik.

2. Az 1. igénypont szerinti világító egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a transzformáló szervet transzformátor (20) képezi.

3. A 2. igénypont szerinti világító egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezérelt kapcsoló mind az ohmos elemhez (12), mind pedig a transzformátor (20) primer tekercséhez (21) képest söntkapcsolásban van elrendezve.

4. A 2. igénypont szerinti világító egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezérelt kapcsoló az ívkisüléses lámpa (11) és a transzformátor (20) szekunder tekercsének (22) soros kapcsolásához viszonyítva söntkapcsolásban van elrendezve.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti világitó egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az egyenáramú tápegység egyenirányító hidat (15) és szűrőkondenzátort (16) tartalmaz, az ívkisüléses lámpa (11) burájához ház (10) van erősítve, és a ház (10) tartalmazza az egyenáramú tápegységet és a működtető hálózatot, és tartalmaz ezenkívül a világító egységet egy villamos foglalattal támasztóan összekötő csatlakozót (14).

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti világító egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az izzószálas ohmos elemnek (12) a vezérelt kapcsoló második állapotában az ívkisüléses lámpa (11) fényteljesítményével azonos nagyságrendbe eső fényteljesítménye van.

7. Az l-ó. igénypontok bármelyike szerinti világító egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az izzószálas ohmos elem (12) és a vezérelt kapcsoló

-1735 egymással sorosan van kapcsolva és az egyenáramú tápegységhez csatlakozik, és a transzformátoron (20) egy fő primer tekercs (21) van kiképezve, amely első kondenzátoron (25) keresztül sorosan kapcsolódik a vezérelt kapcsolóval és a tápegységre van 5 kötve, és az izzószálas ohmos elem (12) a fő primer tekercset (21) söntölő kapcsolásban van elrendezve.

8. A 7. igénypont szerinti világitó egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a transzformátor (20) tartalmaz fő szekunder tekercset (22), amelynek 10 egyik kivezetése a fő primer tekercsnek (21) az első kondenzátorhoz (25) való csatlakoztatással ellentétes kivezetéséhez van kapcsolva, továbbá a működtető hálózat tartalmaz második kondenzátort (27), amely a szekunder tekercs (22) és az ívkisüléses lámpa (11) 15 áramkörével sorosan van kapcsolva, és diódát (17), amely az izzószálas ohmos elem (12) és az ívkisüléses lámpa (11) áramkörével sorosan kapcsolódik.

9. Az 1—8. igénypontok bármelyike szerinti világító egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az 20 ivkisüléses lámpa (11) villamos állapotát érzékelő szerv tartalmaz egy lámpa áramérzékelő ellenállást (33), amely sorosan kapcsolódik az ívkisüléses lámpa (11) és a referencia kapocs közé, feszültségosztót, amely a fő primer és szekunder tekercsek (21, 22) összekötési pontjai és a referencia kapocs közé van kapcsolva.

10. Az 1—9. igénypontok bármelyike szerinti világító egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezérelt kapcsolót teljessítménytranzisztor (19) képezi, és az oszcillátor második tranzisztorból (30) van kialakítva, amelynek kimenete a teljesítménytranzisztor (19) vezérlő áramköréhez csatlakozik.

11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti γ világító egység kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ivkisüléses lámpa (11) villamos állapotát érzékelő szervek tartalmaznak az előgyújtás és a parács-ív átmenet között különbséget tevő szerveket, és a különbséget tevő szervekre reagáló egységeket, amelyek a vezérelt kapcsoló vezérlő bemenetéhez csatlakoznak.